EP1225342A1 - Laufradsystem für Pumpen - Google Patents

Laufradsystem für Pumpen Download PDF

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EP1225342A1
EP1225342A1 EP02000423A EP02000423A EP1225342A1 EP 1225342 A1 EP1225342 A1 EP 1225342A1 EP 02000423 A EP02000423 A EP 02000423A EP 02000423 A EP02000423 A EP 02000423A EP 1225342 A1 EP1225342 A1 EP 1225342A1
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drive shaft
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nut
impeller system
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    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/615—Filler

Definitions

  • the invention relates to an impeller system for pumps with a in a housing arranged drive shaft with an impeller for conveying liquid media connected is.
  • Circulation pumps are e.g. B. in the chemical industry to promote and / or Circulation of sometimes aggressive media used. So z. B. in one Thin acid recovery plant according to EP 0 476 744 B1 70% sulfuric acid circulated at a temperature of 120 ° C.
  • the invention is based on the object of an impeller system for pumps to improve the preamble of claim 1 so that operational safety and availability is increased and the maintenance costs of the pumps are reduced are.
  • this object is achieved in that the impeller consists of one ceramic material and that the impeller on a compensation unit postponed to absorb the thermal expansion.
  • Ceramic impellers are extremely unaffected by aggressive (corrosive and abrasive) media such.
  • B. sulfuric acid, making their lifespan essential is longer than with impellers made of metallic materials.
  • the invention proposes that the impeller on a compensation unit is postponed to absorb the thermal expansion. hereby the different thermal expansion is absorbed so that it is too no dangerous tensions can arise.
  • the compensation unit is a sleeve with an outer Kammprofile. The impeller is then slid onto this sleeve.
  • the Compensation unit is expedient for a better hold on a socket, such as B. applied a gunmetal bushing.
  • the compensation unit is made of Teflon (PTFE).
  • the comb profile of the compensation unit is preferably perpendicular to the longitudinal axis the drive shaft inclined so that the individual combs fold can.
  • Teflon is advantageously used strength-increasing fillers added.
  • These fillers can z. B. consist of one or more of the following substances: graphite, Talc, chalk, titanium dioxide, silicon carbide, glass particles. Glass particles have become proven to be particularly efficient.
  • the drive shaft is preferably a one-piece hollow shaft.
  • the impeller is in preferred embodiment via an axially the impeller and the drive shaft protruding expansion screw via an impeller nut at the front end the impeller and a lock nut on the drive end of the drive shaft non-positively connected to the drive shaft.
  • the impeller nut advantageously covers the front end of the impeller almost completely.
  • Each between the impeller nut and the impeller and the impeller and The drive shaft is a flat gasket for transmitting the torque and sealing, preferably arranged an elastomer flat seal.
  • Fig. 1 shows more schematically the essential elements of a circulation pump according to the prior art for aggressive media, such.
  • the reference number 17 denotes a pump housing in which an impeller 18 is arranged for circulating the medium.
  • Impeller 18 is pushed directly onto the drive shaft 6 and with a Impeller nut 5 attached.
  • Impeller 18 and drive shaft 6 are made of a metallic Made of material.
  • Fig. 2 shows an impeller system according to the invention as a cross section through the front end of the drive shaft 6 and Fig. 3 by the drive end the drive shaft 6 in the pump housing 17th
  • a one-piece hollow bore shaft 6b runs through the entire pump. On her a shaft sleeve 6a is attached. Shaft 6b and shaft sleeve 6a are in this Registration is often referred to as drive shaft 6 for the sake of simplicity.
  • Impeller 18 At the front end of the drive shaft 6, an impeller 18 is attached.
  • This Impeller 18 according to the invention consists of a ceramic material.
  • Expansion screw 4 which has an impeller nut at its front end 5 and at its drive end (see Fig. 3) has a lock nut 3.
  • the impeller nut 5 covers the front End of the impeller 18 almost completely.
  • the impeller nut 5 is via a threaded adapter 1 and an anti-rotation device 9 attached to the expansion screw 4.
  • an anti-rotation device 9 attached to the expansion screw 4.
  • the reference numeral 11 is the Denoted longitudinal axis of the drive shaft 6.
  • This Compensation unit 2 consists of a sleeve made of Teflon (PTFE) with a outer comb profile 10.
  • the compensation unit 2 is held by a Gunmetal bushing 12, onto which the compensation unit 2 is pushed.
  • the Comb profile 10 of the compensation unit 2 is perpendicular to the longitudinal axis 11 of the Drive shaft 6 slightly inclined, d. H. for the radial expansion of the impeller 18.
  • This comb profile 10 absorbs thermal expansion.
  • the impeller 18 with the gunmetal bushing 12 is on the expansion screw 4 pushed and the expansion screw 4 into the drive shaft 6 or the shaft 6b is plugged in until the impeller 18 with the compensation unit 2 is arranged between the impeller nut 5 and the drive shaft 6. Subsequently the expansion screw 4 at the drive end of the drive shaft 6 via the lock nut 3 z. B. anchored using a torque wrench.
  • This impeller system according to the invention has been in operation for many years proven to be extremely reliable and low-maintenance.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufradsystem für Pumpen mit einer in einem Gehäuse (17) angeordneten Antriebswelle (6), die mit einem Laufrad (18) zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit und -verfügbarkeit und Reduzierung der Instandhaltungskosten wird vorgeschlagen, dass das Laufrad (18) aus einem keramischen Werkstoff besteht und dass das Laufrad (18) auf einer Kompensationseinheit (2) zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufradsystem für Pumpen mit einer in einem Gehäuse angeordneten Antriebswelle, die mit einem Laufrad zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist.
Umwälzpumpen werden z. B. in der chemischen Industrie zum Fördern und/oder Umwälzen von zum Teil aggressiven Medien verwendet. So wird z. B. in einer Dünnsäure-Rückgewinnungsanlage nach der EP 0 476 744 B1 70%ige Schwefelsäure mit einer Temperatur von 120°C umgewälzt.
Derartige aggressive Medien bewirken, dass die Laufräder einer sehr starken Belastung unterliegen und nur eine beschränkte Laufzeit haben. Danach müssen diese Laufräder ausgetauscht werden. Hierzu muss die Pumpe abgestellt werden. Bei einem kontinuierlichen Produktionsprozess muss die zu reparierende Pumpe durch eine funktionierende ersetzt werden. Dies alles bedingt hohe Kosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Laufradsystem für Pumpen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die Betriebssicherheit und -verfügbarkeit erhöht ist und die Instandhaltungskosten der Pumpen reduziert sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Laufrad aus einem keramischen Werkstoff besteht und dass das Laufrad auf einer Kompensationseinheit zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist.
Keramische Laufräder sind extrem unanfällig gegenüber aggressiven (korrosiv und abrasiv) Medien, wie z. B. Schwefelsäure, so dass ihre Lebensdauer wesentlich länger ist als bei Laufrädern aus metallischen Werkstoffen.
Nachteilig ist jedoch, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von keramischen Laufrädern völlig verschieden von dem der metallischen Antriebswelle ist.
Aus diesem Grund schlägt die Erfindung vor, dass das Laufrad auf einer Kompensationseinheit zur Aufnahme der Wärmeausdehnung aufgeschoben ist. Hierdurch wird die unterschiedliche Wärmeausdehnung aufgefangen, so dass es zu keinen gefährlichen Spannungen kommen kann.
In bevorzugter Ausführungsform ist die Kompensationseinheit eine Hülse mit äußerem Kammprofil. Auf dieser Hülse ist dann das Laufrad aufgeschoben. Die Kompensationseinheit ist zweckmäßigerweise zum besseren Halt auf eine Buchse, wie z. B. einer Rotgussbuchse aufgebracht.
Erfindungsgemäß ist die Kompensationseinheit aus Teflon (PTFE) hergestellt.
Bevorzugt ist das Kammprofil der Kompensationseinheit senkrecht zur Längsachse der Antriebswelle geneigt, so dass sich die einzelnen Kämme umlegen können.
Zur Erhöhung der Lebenszeit der Kompensationseinheit werden dem Teflon vorteilhafterweise festigkeitserhöhende Füllstoffe zugemischt. Diese Füllstoffe können z. B. aus einem oder mehreren der nachfolgenden Stoffe bestehen: Graphit, Talkum, Kreide, Titandioxid, Siliziumkarbid, Glaspartikel. Glaspartikel haben sich als besonders effizient erwiesen.
Die Antriebswelle ist bevorzugt eine einstückige hohle Welle. Das Laufrad ist in bevorzugter Ausführungsform über eine das Laufrad und die Antriebswelle axial durchragende Dehnschraube über eine Laufradmutter am stirnseiteigen Ende des Laufrades und einer Kontermutter am antriebsseitigen Ende der Antriebswelle mit der Antriebswelle kraftschlüssig verbunden.
Vorteilhafterweise deckt die Laufradmutter das stirnseitige Ende des Laufrades nahezu vollständig ab.
Jeweils zwischen der Laufradmutter und dem Laufrad und dem Laufrad und der Antriebswelle ist zur Übertragung des Drehmoments und Abdichtung eine Flachdichtung, bevorzugt eine Elastomerflachdichtung angeordnet.
Folgende Vorteile hat das erfindungsgemäße Laufradsystem:
  • sehr hohe chemische Beständigkeit
  • hohe Abrasionsfestigkeit
  • bei hohen Temperaturen einsetzbar
  • einsetzbar bei hohen Antriebsleistungen
  • kraftschlüssige Verbindung des Laufrades mit der Antriebswelle.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigt:
Fig. 1
eine Pumpe nach dem Stand der Technik im Querschnitt,
Fig.2
ein erfindungsgemäßes Laufradsystem als Querschnitt durch das stirnseitige Ende und
Fig. 3
durch das antriebsseitige Ende der Antriebswelle.
Fig. 1 zeigt mehr schematisch die wesentlichen Elemente einer Umwälzpumpe nach dem Stand der Technik für aggressive Fördermedien, wie z. B. Schwefelsäure.
Mit dem Bezugszeichen 17 ist ein Pumpengehäuse bezeichnet in dem ein Laufrad 18 zum Umwälzen des Fördermediums angeordnet ist.
Das Laufrad 18 ist direkt auf die Antriebswelle 6 aufgeschoben und mit einer Laufradmutter 5 befestigt. Laufrad 18 und Antriebswelle 6 sind aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Laufradsystem als Querschnitt durch das stirnseitige Ende der Antriebswelle 6 und Fig. 3 durch das antriebsseitige Ende der Antriebswelle 6 in dem Pumpengehäuse 17.
Eine einstückige hohlgebohrte Welle 6b durchzieht die gesamte Pumpe. Auf ihr ist eine Wellenhülse 6a aufgesetzt. Welle 6b und Wellenhülse 6a sind in dieser Anmeldung der Einfachheit halber oft als Antriebswelle 6 bezeichnet.
Am stirnseitigen Ende der Antriebswelle 6 ist ein Laufrad 18 befestigt. Dieses Laufrad 18 besteht erfindungsgemäß aus einem keramischen Werkstoff. Zur Befestigung des Laufrades 18 ist in der Antriebswelle 6 (bzw. der Welle 6b) eine Dehnschraube 4 eingelassen, die an ihrem stirnseitigen Ende eine Laufradmutter 5 und an ihrem antriebsseitigen Ende (siehe Fig. 3) eine Kontermutter 3 aufweist. Zwischen der Laufradmutter 5 und der Antriebswelle 6 bzw. der Wellenhülse 6a ist das Laufrad 18 eingeklemmt. Die Laufradmutter 5 deckt dabei das stirnseitige Ende des Laufrades 18 nahezu vollständig ab.
Zur Übertragung des Drehmoments und Abdichtung ist zwischen der Laufradmutter 5 und dem Laufrad 18 und zwischen der Antriebswelle 6 bzw. der Wellenhülse 6a und dem Laufrad 18 jeweils eine Flachdichtung 7, bevorzugt eine Elastomerflachdichtung angeordnet.
Die Laufradmutter 5 ist über einen Gewindeadapter 1 und einer Verdrehsicherung 9 auf der Dehnschraube 4 befestigt. Mit dem Bezugszeichen 11 ist die Längsachse der Antriebswelle 6 bezeichnet.
Ein wesentliches Element der Erfindung ist, dass das Laufrad 18 auf einer Kompensationseinheit 2 zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist. Diese Kompensationseinheit 2 besteht aus einer Hülse aus Teflon (PTFE) mit einem äußeren Kammprofil 10. Gehalten wird die Kompensationseinheit 2 von einer Rotgussbuchse 12, auf die die Kompensatinseinheit 2 aufgeschoben ist. Das Kammprofil 10 der Kompensationseinheit 2 ist senkrecht zur Längsachse 11 der Antriebswelle 6 leicht geneigt, d. h. zur radialen Ausdehnung des Laufrades 18.
Dieses Kammprofil 10 fängt Wärmedehnungen auf.
Bei der Montage der Pumpe wird das Laufrad 18 mit der Rotgussbuchse 12 auf die Dehnschraube 4 geschoben und die Dehnschraube 4 in die Antriebswelle 6 bzw. die Welle 6b gesteckt bis das Laufrad 18 mit der Kompensationseinheit 2 zwischen der Laufradmutter 5 und der Antriebswelle 6 angeordnet ist. Anschließend wird am antriebsseitigen Ende der Antriebswelle 6 die Dehnschraube 4 über die Kontermutter 3 z. B. über einen Drehmomentschlüssel verankert.
Dieses erfindungsgemäße Laufradsystem hat sich im längjährigen Betrieb als äußerst betriebssicher und wartungsarm erwiesen.

Claims (11)

  1. Laufradsystem für Pumpen mit einer in einem Gehäuse (17) angeordneten Antriebswelle (6), die mit einem Laufrad (18) zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (18) aus einem keramischen Werkstoff besteht und dass das Laufrad (18) auf einer Kompensationseinheit (2) zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist.
  2. Laufradsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (2) eine Hülse mit äußerem Kammprofil (10) ist.
  3. Laufradsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammprofil (10) senkrecht zur Längsachse (11) der Antriebswelle (6) eine Neigung aufweist.
  4. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (2) aus Teflon hergestellt ist.
  5. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (2) auf eine Buchse, insbesondere Rotgussbuchse (12) aufgebracht ist.
  6. Laufradsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Teflon der Kompensationseinheit (2) festigkeitserhöhende Füllstoffe zugemischt sind.
  7. Laufradsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe aus einem oder mehreren der nachfolgenden Stoffe bestehen: Graphit, Talkum, Kreide, Titandioxid, Siliziumkarbid, Glaspartikel.
  8. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) eine einstückige hohle Welle (6b) ist.
  9. Laufradsystem nach einem der Ansrüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (18) über eine das Laufrad (18) und die Antriebswelle (6) axial durchragende Dehnschraube (4) über eine Laufradmutter (5) am stirnseitigen Ende des Laufrades (18) und einer Kontermutter (3) am antriebsseitigen Ende der Antriebswelle (6) mit der Antriebswelle (6) kraftschlüssig verbunden ist.
  10. Laufradsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradmutter (5) das stirnseitige Ende des Laufrades (18) nahezu vollständig abdeckt.
  11. Laufradsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen der Laufradmutter (5) und dem Laufrad (18) und dem Laufrad (18) und der Antriebswelle (6) bzw. der Wellenhülse (6a) zur Übertragung des Drehmomentes und Abdichtung eine Flachdichtung (7), bevorzugt Elastomerflachdichtung angeordnet ist.
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