EP1390620A1

EP1390620A1 - Stufengehäuse in mehrteiliger blechbauweise

Info

Publication number: EP1390620A1
Application number: EP02743013A
Authority: EP
Inventors: Axel Kott
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB AG
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2004-02-25
Also published as: WO2002097278A1; DE10126488A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stufengehäuse (1) in mehrteiliger Blechbauweise, insbesondere für Kreiselpumpen, mit im Stufengehäuse angeordneten Schaufeln (3), wobei von den Schaufeln (3) begrenzte Strömungskanäle (5) durch mindestens ein mit den Schaufeln (5) verbundenes, flächiges Blechformteil (9) abgedeckt sind. Ein solches flächiges Blechformteil (9) bildet eine Stufengehäusewand. Bei der Herstellung ergibt sich eine gravierende Fertigungsverbesserung durch eine Materialeinsparung. Dabei bilden mehrere Kanten (11-11.2) den Umfang (10) des Blechformteiles (9), wobei zwischen angrenzenden Kanten geringe Blechschnittverluste aufweisende Übergange in Form von Linienzügen (12-14) ausgebildet sind. Zwei einander gegenüberliegende Kanten (11-11.2) weisen einen gleichen Schnittverlauf auf.

Description

K S B A k t i e n g e s e l l s c h a f t

Beschreibung

Stufengehäuse in mehrteiliger Blechbauweise

Die Erfindung betrifft ein Stufengehäuse in mehrteiliger Blechbauweise, insbe- sondere für Kreiselpumpen, mit im Stufengehäuse angeordneten Schaufeln, wobei von den Schaufeln begrenzte Strömungskanäle durch mindestens ein mit den Schaufeln verbundenes, flächiges Blechformteil abgedeckt sind.

In Blechbauweise hergestellte Kreiselpumpen, wie sie beispielsweise aus der DE 4310466 A1 bekannt sind, verfügen über Pumpenstufen, deren

Stufengehäuse aus mehreren Blechteilen zusammengesetzt sind. Die innerhalb eines Stufengehäuse in einem Leitrad oder in einer Rückführeinrichtung befindlichen, strömungsführenden Kanäle werden in ihrer Breite durch Schaufeln begrenzt und sind meistens beidseitig durch Gehäusewände abgedeckt. Die Gehäusewände solcher Stufengehäuse können Bestandteil von topfförmigen Bauteilen sein oder als separates Bauteil gestaltet sein. Häufig werden sie aus einem Blechstreifen ausgestanzt, der von einer Blechrolle abgewickelt wird. Die Herstellung solcher Blechformteile erfolgt weitgehend automatsch, sie bedingt aber einen relativ hohen Materialeinsatz, der durch einen großen Abfallanteil, dem sogenannten Verschnitt, bedingt ist. Dieser Abfallanteil verteuert die Herstellkosten in erheblichen Maße.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Herstellung eines Stufengehäuses zu vereinfachen und gleichzeitig dessen Herstellkosten zu reduzieren. Die Lösung dieses Problems sieht vor, daß mehrere Kanten den Umfang des Blechformteiles bilden, daß zwischen angrenzenden Kanten geringe Blechschnittverluste aufweisende Übergange ausgebildet sind und daß zwei einander gegenüberliegende Kanten einen gleichen Schnittverlauf aufweisen.

Durch die Verwendung eines flächigen Blechformteiles, dessen Umfang von mehreren Kanten gebildet wird, ist gegenüber den bisher verwendeten, rotationssymmetrisch gestalteten Blechformteilen eine erhebliche Materialeinsparung möglich. Da zwischen zwei benachbart angeordneten, im Winkel zueinander verlaufenden Kanten ein geringe Blechschnittverluste aufweisender Übergang ausgebildet ist, kann die Fläche eines als Rohmaterial zur Verfügung stehenden und zu verarbeitenden Bleches fast vollständig für die Gehäusewand verwendet werden. Denn mit dem Merkmal, wonach zwei einander gegenüberliegende Kanten einen gleichen Schnittverlauf aufweisen, wird mit einem einzigen Trennvorgang und ohne einen Abfall bildenden Zwischenstreifen ein Blechformteil direkt aus einem Rohmaterial heraus gearbeitet. Dies ist unabhängig davon, ob die Teile aus einem Blechstreifen nach Art eines Folgeschnittes oder in verlustarmer Anordnung aus einer Blechtafel heraus gearbeitet werden. Aus einem zu verarbeitenden Rohmaterial können daher wesentlich mehr Wandteile produziert werden. Wird eine solche Gehäusewand mit einem Stanzvorgang erstellt, so muß an einer Presse der zum Ausstanzen notwendige Vorschub wesentlich geringer eingestellt werden. Infolgedessen können pro Zeiteinheit mit Hilfe einer größeren Hubzahl wesentlich mehr Teile produziert werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist ein solches flächiges Blechformteil eine Fläche von im wesentlichen quadratischer Grundform oder einer verzogenen Abwandlung davon auf und ist von den winklig zueinander angeordneten und durch Linienzüge miteinander verbundenen Kanten eingeschlossen. Die bei einem solchen als Gehäusewand verwendeten Blechformteil zwischen den winklig zueinander stehenden Kanten angeordneten Übergänge oder Ecken werden bei der Herstellung abgeschnitten und bilden nur noch einen minimalen Abfallanteil. Die Kanten können, ebenso wie die einen Übergang zwischen den Kanten bildenden Linienzüge, nach weiteren Ausgestaltungen einen geradlinigen, kurvenförmigen und/oder polygonalen Verlauf aufweisen. Ein solches flächiges Blechformteil weist gegenüber einer bisher bekannten und rotationssymmetrisch gestalteten Gehäusewand eines Stufengehäuses eine kleinere Fläche auf. Im Hinblick auf die hydraulischen Eigenschaften eines Stufengehäuses bedingt eine solche Wandausbildung eine nur geringfügige und damit vernachlässigbar Veränderung des Wirkungsgrades.

Demgegenüber kann mit dem flächigen Blechformteil, dessen nicht rotationssymmetrisch geformten Kanten die äußere Umfangskontur bilden, eine Anpassung an die Schaufelzahl eines Leitrades oder einer Rückführeinrichtung erfolgen. Somit besteht die Möglichkeit zur Ausbildung strömungsgünstiger Übergänge im Bereich zwischen Schaufelenden oder Schaufelanfängen. Die Umfangskontur entspricht daher mehr einem Polygon.

Für das Blechformteil kann eine Fläche gewählt werden, die ein Optimum zwischen einer Materialeinsparung und der notwendigen Fläche für einen abzudeckenden Schaufelkanal darstellt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das flächige Blechformteil mit einer Mittelöffnung versehen ist. Diese Mittelöffnung dient zur Durchführung einer Welle und/oder als Durchströmöffnung für ein zu förderndes Fluid.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen die

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Stufengehäuse nach dem Stand der Technik, die

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Stufengehäuse, die

Fig. 3 einen zu Fig. 2 gehörenden Blechzuschnitt, die

Fig. 4 eine Abwandlung eines Blechzuschnittes und die

Fig. 5 einen zu Fig. 1 gehörigen Blechzuschnitt nach dem Stand der

Technik.

In der Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Rückführbeschaufelung eines vorbekannten Stufengehäuses einer mehrstufigen Kreiselpumpe gezeigt. Das hier topfförmige gestaltete Stufengehäuse 1 ist auf der Zeichenebene mit einer teilweise sichtbaren äußeren Bodenfläche 2 mit insgesamt vier Schaufeln 3 ausgerüstet. Ein - hier nicht dargestelltes - Laufrad fördert ein Fluid zu diesen Schaufeln 3, welche es einer nächsten Pumpenstufe zuführen. Ein an den Schaufeln 3 befestigtes flächiges und rotationssymmetrisch ausgebildetes Blechformteil 4 hat die Funktion einer Stufengehäusewand und deckt die zwischen den Schaufeln 3, der Bodenfläche 2 und dem Blechformteil 4 ausgebildeten Schaufelkanäle 5 ab. Aus Gründen einer besseren Ansicht ist das Blechformteil 4 hier nur teilweise dargestellt, um eine Einsicht in die Schaufelkanäle 5 zu ermöglichen. Das Blechformteil 4 ist mit einer Mittelöffnung 6 zur Durchführung einer - hier nicht dargestellten - Welle und/oder zur Durchleitung eines Fluides versehen. Durch einen im montierten Zustand zwischen zwei Stufengehäusen ausgebildeten Ringspalt 7 strömt ein aus einem Laufrad austretendes Fluid von außen in die Schaufelkanäle 5 ein. An deren radial inneren Ende wird es umgeleitet und strömt in dem gezeigten Beispiel einer in der Bodenfläche 2 angeordneten Saugöffnung 8 einer nachfolgenden Pumpenstufe zu. Es ist abhängig vom konstruktiven Aufbau eines Stufengehäuses, wo die Saugöffnung 8 angeordnet ist, von der aus eine Überleitung in eine nachgeordnete Pumpenstufe erfolgt.

In der Fig. 2 ist eine neue Stufengehäusewand als ein flächiges Blechformteil 9 dargestellt, ebenfalls nur teilweise, um analog Fig. 1 eine gleiche Ansicht auf die Schaufelkanäle 5 zu ermöglichen. In dieser Draufsicht ist erkennbar, daß das flächige Blechformteil 9 von überwiegend quadratischer Grundform ist und einen polygonal gestalteten äußeren Umfang 10 besitzt. Dieser wird gebildet durch zueinander im Winkel angeordneten Kanten 11 , 11.1 , beziehungsweise, 11.1 , 11.2, die durch Linienzüge 12 - 14 miteinander verbunden sind. Diese Linienzüge können verschiedene Verläufe aufweisen. Beispielhaft dargestellt sind ein kurvenförmiger Linienzug 12, zusammengesetzte Linienzüge 13 und ein geradliniger Linienzug 14. Es können auch andere Verlaufsformen der Linienzüge Anwendung finden. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Formen beschränkt.

Ein solches flächiges Blechformteil 9 besitzt im Vergleich zu dem in Fig. 1 aus Platzgründen dargestellten Blechformteil 4 eine wesentlich kleinere Fläche, wodurch eine erhebliche Materialeinsparung möglich ist. Aufgrund der im wesentlichen eckigen Grundform, die im Ausführungsbeispiel vergleichbar einer quadratischen Fläche ist, kann es direkt aus einem Blechstreifen geschnitten werden. Die Breite eines als Rohmaterial zur Verfügung stehenden Blechstreifen ist gleich der minimalen Breite b des Blechformteiles 9. Somit ergibt sich bei einer Herstellung nur noch ein Abfallanteil, der einer abgeschnittenen - in Fig. 3 gestrichelt dargestellten - Ecke 15 im Bereich der als Übergänge wirkenden Linienzüge 12, 13 oder 14 entspricht.

In der Fig. 3 ist an einem Blechstreifen 16 eine Abfolge von Stanzschritten bei der Herstellung eines Blechformteiles 9 von Fig. 2 dargestellt. Aus einem Blechstreifen 16 einer Breite b werden in Abhängigkeit von einem zu verwendenden Werkzeug zuerst die als Abfall verbleibenden Ecken 15 ausgeschnitten. Deren Größe ist abhängig von dem gewählten Verlauf eines die Kanten 11 - 11.2 verbindenden Linienzuges 12 - 14. Ein weiterer Abfallanteil entsteht bei der Herstellung der Mittelöffnung 6, der jedoch unvermeidbar ist, da er zur Durchführung einer Welle erforderlich ist. Im Bereich der Kante 11.1 erfolgt dann ein Trennschnitt, im gezeigten Beispiel ein überwiegend gerader Schnitt, welcher zwei im Rohmaterial aneinander liegende Blechformteile voneinander trennt. Zwischen zwei Blechformteilen entfällt somit ein bei rotationssymmetrischen Bauteilen bisher üblicher, einen Verschnitt bildender Zwischenstreifen. Somit entsteht bei einem Minimum an Materialeinsatz nur noch ein Minimum an Abfall, der abhängig ist von der Ausbildung der Linienzüge 12 - 14.

Die Ausführungsform der Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des Blechformteiles 9. Hierzu weisen die Kanten 11 einen kurvenförmigen Verlauf nach Art einer

Wellenlinie auf, wobei einander gegenüberliegende Kanten, hier zum Beispiel 11 und 11.2, den gleichen Verlauf aufweisen. Dies gilt in entsprechender Weise auch für den Verlauf der verbindenden Linienzüge 12. Somit kann bei materialsparender Gestaltung im Bedarfsfall eine Anpassung an die Schaufelverläufe in einem Stufengehäuse erfolgen.

In der Fig. 5 ist die bekannte Herstellung eines Blechformteiles 4 gemäß Fig. 1 gezeigt. Aus Platzgründen erfolgte gegenüber der Fig. 3 eine um 25% verkleinert gezeichnete Darstellung des als Rohmaterial dienenden Blechstreifens 17. Der Durchmesser D eines bisher verwendeten, runden Blechformteiles 4 entspricht dem Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden Linienzügen 12 vom Blechformteil nach Fig. 3. In der mittleren Öffnung des Blechstreifens 17 ist zusätzlich und zum Größenvergleich ein neues Blechformteil 9 gestrichelt eingezeichnet. Daraus wird gegenüber der in Fig. 3 verwendeten neuen Blechstreifenbreite b deutlich, daß die bisherige wesentlich größere Blech- streifenbreite B um die Maße 2 mal x und 2 mal y breiter ausgeführt werden mußte, wodurch ein hoher Materialverlust in Form von Abfall entsteht. B = b + 2 x + 2 y. Und gegenüber der neuen Lösung existiert im Blechstreifen 17 ein weiterer Materialverlust z, der im Bereich zwischen zwei aufeinander folgenden Ausschnitten für Blechformteile 4 gegeben ist. Daraus wird in überzeugender Weise deutlich, welche Materialersparnis durch die in Fig. 2 bis 4 dargestellte Stufengehäusewand ermöglicht wird.

Claims

Patentansprüche

1. Stufengehäuse (1 ) in mehrteiliger Blechbauweise, insbesondere für Kreiselpumpen, mit im Stufengehäuse (1) angeordneten Schaufeln (3), wobei von den Schaufeln (3) begrenzte Strömungskanäle (5) durch mindestens ein mit den Schaufeln verbundenes, flächiges Blechformteil (4,9) abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kanten (11 - 11.2) den Umfang (10) des flächigen Blechformteiles (9) bilden, daß zwischen angrenzenden Kanten (11 - 11.2) geringe Blechschnittverluste aufweisende Übergänge ausgebildet sind und daß mindestens zwei einander gegenüberliegende Kanten (11 - 11.2) einen gleichen Schnittverlauf aufweisen.

2. Stufengehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die winklig zueinander angeordneten und durch Linienzüge (12 - 14) miteinander verbundenen Kanten (11 - 11.2) eine Fläche (9) von im wesentlichen quadratischer Grundform, oder einer verzogenen Abwandlung davon, einschließen.

3. Stufengehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindenden Linienzüge (12 - 14) einen geradlinigen, kurvenförmigen und/oder polygonalen Verlauf aufweisen.

4. Stufengehäuse nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (11 - 11.2) einen geradlinigen, kurvenförmigen und /oder polygonalen Verlauf aufweisen.

5. Stufengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Blechformteil (9) mit einer Mittelöffnung (6) versehen ist.