EP1977114A1 - Laufrad - Google Patents

Laufrad

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EP1977114A1
EP1977114A1 EP07702382A EP07702382A EP1977114A1 EP 1977114 A1 EP1977114 A1 EP 1977114A1 EP 07702382 A EP07702382 A EP 07702382A EP 07702382 A EP07702382 A EP 07702382A EP 1977114 A1 EP1977114 A1 EP 1977114A1
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EP
European Patent Office
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impeller
width
closed
design
flow
Prior art date
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EP07702382A
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English (en)
French (fr)
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EP1977114B1 (de
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Günther Beez
Holger Conrad
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Mahle International GmbH
Original Assignee
Entec GbR
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
    • F04D29/2216—Shape, geometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/24—Vanes
    • F04D29/242—Geometry, shape

Definitions

  • the invention relates to closed impellers for centrifugal pumps for the promotion of homogeneous fluids, in particular for use in automotive cooling systems.
  • DE-PS 843 812 a design of an impeller for centrifugal pumps to promote inhomogeneous substances (substances with increased gas or solids content) described above, which is characterized by a special channel and impeller design by means of the usual entmischende effect of the centripetal field of the centrifugal pumps.
  • This arrangement presented there is characterized in particular by at most four main blades between which mixing blades are arranged on the outer periphery.
  • the channel width initially remains the same in the region of the flow inlet and then tapers towards the flow outlet.
  • the open impeller designs are usually made in one piece in the plastic injection molding process, for example, from a thermoplastic or a thermoset material.
  • the closed design of the wheels can be made of plastic.
  • closed wheels with one or two-dimensional curved blades but also with the help of split slides for example, be made in one piece as plastic injection molded parts. Although it then eliminates a step of assembling the cover plate, but then inevitably occur significantly higher tooling costs.
  • closed impellers with spatially curved blades compared to closed impellers with two-dimensionally curved blades have a larger specific diameter, a poorer suction behavior and also an increased cavitation hazard at the same delivery rate.
  • Impellers with spatially curved blades proposed, which in addition to precisely defined blade shapes, a high blade surface quality, good concentricity properties, high reliability, minimized
  • the mostly used in series production impeller material plastic allows in addition to a cost-effective production of the individual components and a relatively inexpensive achievable, high surface quality, low frictional resistance, high corrosion resistance to the fluid and a high resistance to
  • the cavitation arises in the operating condition of the impeller in areas of low pressure level, i. at a pressure below the vapor pressure of the
  • cavitation erosion always occurs only in the areas of elevated pressure, i. mostly after the wheel up.
  • Downstream components and assemblies are the pump housing and / or by integrating the pump into the engine, the timing case cover, the cylinder crankcase, the cylinder head oa ..
  • the aluminum casting has a much poorer resistance to cavitation erosion, so that cavitation building up in areas with low pressure levels in the impeller leads to damage due to cavitation erosion on the components and assemblies made of cast aluminum downstream of the impeller, which then become longer Continuous operation to a total failure of this
  • the invention is therefore based on the object to overcome the aforementioned disadvantages of the prior art and to develop a novel design of closed impellers for centrifugal pumps for the promotion of homogeneous fluids, especially for use in coolant pumps, which allows both closed wheels with single curved Shovels, as well as closed wheels with spatially curved blades cost to manufacture, to minimize the effects of Kavitationsverschl foundedes on the impeller downstream components / assemblies, while improving the hydraulic efficiency and the suction behavior of the respective impeller design significantly.
  • this object is achieved by means of an impeller in a closed design for centrifugal pumps which is characterized in that the width of the blade channel in the meridian section continuously increases from the flow entering the impeller to the flow outlet from the impeller such that the ratio of the outlet width (b2) to Entry width (b1) is in the range between 1.01 and 1.2.
  • the exit width (b2) can be dimensioned professionally (for example according to the "speed triangle"), whereby the larger exit width can be compensated by other parameters such as a smaller exit angle, the blade thickness, etc. ,
  • the ratio of the outlet width (b2) to the inlet width (b1) should always be in the range between 1, 01 and 1, 2, since recirculation increases in the impeller as the outlet width (b2) increases, which then leads to a separation of the flow.
  • Figure 1 the top view of a Radialschaufelrad
  • Figure 2 the side view of a radial blade wheel of Figure 1 in section at A-A according to a design according to the
  • Figure 3 the side view of the radial blade wheel of Figure 1 in section in A-A according to the inventive design
  • Figure 4 the top view of a Francis paddle wheel
  • Figure 5 the side view of a Francis Schaufelrades of Figure 4 in section at B-B according to a design according to the inventive design
  • FIG. 6 shows the side view of the Francis blade wheel according to FIG. 4 in section at BB according to the construction according to the invention
  • FIG. 7 shows the top view of a diagonal vane wheel
  • FIG. 8 the side view of a diagonal paddle wheel according to FIG
  • FIG. 1 shows a plan view of an impeller 1 designed as a radial impeller with simply curved blades 3.
  • FIG. 2 now shows the side view of a radial blade wheel according to FIG. 1 in section in A-A according to what has been described in DE 197 42 023 B4
  • FIG 3 is the side view of the radial blade wheel of Figure 1 in
  • Blades 3 trained impeller 1 shown in plan view.
  • FIG. 5 now shows the side view of a Francis paddle wheel
  • FIG. 6 the side view of the Francis blade wheel according to FIG. 4 is shown in section at BB according to the design according to the invention, in one piece, with the bottom 2, the blades 3 and the cover 4, the exit width (contrary to the usual dimensioning in the prior art) b2 according to the invention is increased compared to the entrance width b1.
  • a vane wheel 1 designed as a diagonal vane wheel with spatially curved blades 3 is shown in plan view.
  • FIG. 8 now shows the side view of a diagonal paddle wheel according to FIG.
  • FIG. 9 the side view of the diagonal paddle wheel according to FIG. 7 is shown in section at CC according to the design according to the invention, in one piece, with the bottom 2, the blades 3 and the cover 4, the exit width (contrary to the usual dimensioning in the prior art) b2 according to the invention is increased compared to the entrance width b1.

Description

Laufrad
Die Erfindung betrifft geschlossene Laufräder für Kreiselpumpen zur Förderung von homogenen Flüssigkeiten, insbesondere für den Einsatz in Kfz- Kühlsystemen.
Im Stand der Technik sind verschiedene Bauformen von geschlossenen Laufräder vorbeschrieben.
So wir beispielsweise in der DE-PS 843 812 eine Bauform eines Laufrades für Kreiselpumpen zur Förderung von inhomogenen Stoffen (Stoffen mit erhöhtem Gas- oder Feststoffgehalt) vorbeschrieben, welche sich durch eine spezielle Kanal- und Flügelradgestaltung auszeichnet mittels der versucht wird die übliche entmischende Wirkung des Zentripedalfeldes der Kreiselpumpen aufzuheben. Diese dort vorgestellte Anordnung zeichnet sich insbesondere durch höchstens vier Hauptschaufeln aus zwischen denen am äußeren Umfang Mischschaufeln angeordnet sind.
Diese Anordnung stellt einen Kompromiss zur Förderung von inhomogenen Stoffen dar. Mittels dieser in der DE-PS 843 812 vorgestellten Anordnung und Schaufelradauslegung kann jedoch keinesfalls eine optimale Förderung von Flüssigkeiten beispielsweise hinsichtlich des Wirkungsgrades, des Druckaufbaues, der Kennlinienstabilität usw. realisiert werden. Zudem ist ein derartiges Laufrad kostenaufwändig in der Herstellung und kann zudem keinesfalls einteilig als geschlossenes Laufrad hergestellt werden. Eine andere Bauform eines Schaufelrades zur Förderung von inhomogenen Stoffen wird in der CH-PS 269 595 vorbeschrieben. Hierbei wird zur Förderung von gashaltigen Fördermedien in allen praktisch vorkommenden Konsistenzen neben einer (um einen Winkel α ) negative Schaufelüberdeckung eine zusätzliche Querschnittszunahme vom Eintritt zum Austritt des Laufradkanals hin vorgeschlagen um ganz bewusst im Kanal durch Ablösung eine Unterdruckzone zu erzwingen, die dann eine Förderung von gashaltige Fördermedien in praktisch allen vorkommenden Konsistenzen ermöglicht. Doch auch diese Anordnung ermöglicht keinesfalls eine optimale Förderung von homogenen Flüssigkeiten insbesondere hinsichtlich deren Betriebsparameter wie Wirkungsgrad, Saugverhalten, Druckaufbau, Förderhöhe, Kennlinienstabilität usw..
Alle im Stand der Technik zur Förderung von homogenen Flüssigkeiten vorbeschriebenen geschlossenen Laufräder, ob nun in der Bauform als Radialschaufelräder mit zwei- bzw. dreidimensional gekrümmten Schaufeln oder aber in der Bauform als Francis-, oder Diagonalschaufelräder mit ausschließlich dreidimensional, räumlich gekrümmten Schaufeln, verfügen, um eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fördermediums im Laufrad zu bewirken, im Schnitt durch die Rotationsachse und den Strömungskanal, d.h. im Meridianschnitt stets über eine gegenüber der Eintrittsbreite (b1) reduzierte Austrittsbreite (b2) des Schaufelkanals.
Eine dieser Bauformen mit einfach gekrümmten Schaufeln und rechteckigem Strömungskanalquerschnitt wird beispielsweise in der DE-PS 195 747 vorgestellt.
Bei einer anderen, beispielsweise in der DE-PS 897 801 vorgestellten geschlossenen Laufradbauform bleibt die Kanalbreite zunächst im Bereich des Strömungseintrittes gleich und verjüngt sich dann zum Strömungsaustritt hin. Infolge dieser, im Meridianschnitt gegenüber der Eintrittsbreite (b1) reduzierten Austrittsbreite (b2) des Schaufelkanals ist die Fertigung von geschlossenen Laufradbauformen für Kreiselpumpen mit einem deutlich erhöhten Fertigungsaufwand gegenüber der relativ unkomplizierten Fertigung von offenen Laufradauformen für die Kreiselpumpensysteme verbunden. Die offenen Laufradbauformen werden in der Regel einstückig im Plastspritzverfahren aus Kunststoff, beispielsweise aus einem Thermoplastoder einem Duroplastwerkstoff hergestellt.
Auch die geschlossenen Bauformen der Laufrädern können aus Kunststoff hergestellt werden.
Doch hierzu muss zunächst ein offenes Schaufelrad mit ein- oder zweidimensional gekrümmten Schaufeln gefertigt werden welches dann in einem nachfolgenden Arbeitsschritt mit einer separat gefertigten Deckscheibe zu einem geschlossenen Laufrad verbunden wird.
Andererseits können geschlossene Laufräder mit ein- oder zweidimensional gekrümmten Schaufeln aber auch mit Hilfe von geteilten Schiebern beispielsweise einteilig als Plastspritzgussteile hergestellt werden. Es entfällt dann zwar ein Arbeitsschritt der Montage der Deckscheibe, doch treten dann auch zwangsläufig deutlich höhere Werkzeugkosten auf. Generell weisen geschlossenen Laufrädern mit räumlich gekrümmten Schaufeln gegenüber geschlossenen Laufräder mit zweidimensional gekrümmten Schaufeln (z.B. mit rechteckigem Strömungskanalquerschnitt, wie in der DE PS 195 747 vorgestellt) bei gleicher Förderleistung einen größeren spezifischen Durchmesser, ein schlechteres Saugverhalten und auch eine erhöhte Kavitationsgefährdung auf.
Zudem beträgt der erreichbare hydraulische Wirkungsgrad von geschlossenen Laufräder mit einfach gekrümmten Schaufeln maximal 70 %. Demgegenüber kann mit geschlossenen (schnelllaufenden) Laufrädern mit räumlich gekrümmten Schaufeln ein hydraulischer Wirkungsgrad von bis zu 87 % erreicht werden. Das wesentliche Hindernis für den großtechnischen Einsatz von geschlossenen schnelllaufenden Laufräder mit räumlich gekrümmten Schaufeln, beispielsweise für den Einsatz als Laufräder in Kühlmittelpumpen im Motoren- und Automobilbau war jedoch seit jeher deren sehr komplizierte, und daher kostenintensive Herstellung.
Die für Kühlmittelpumpen zwangsläufig relativ kleinen und zudem sehr kompliziert aufgebauten Laufräder mit ihren räumlich gekrümmten Schaufeln mussten auf Grund ihrer komplizierten Entformbarkeit vorwiegend als
Feingussteil im Wachsausschmelzverfahren oder im Sandformgussverfahren sehr kostenintensiv hergestellt werden und waren daher für den
Großserieneinsatz ungeeignet.
Hinzu kam noch, dass bei diesen relativ kleinen Bauformen die Möglichkeiten zum Putzen und Polieren der Gussflächen im Inneren des Laufrades sehr stark begrenzt sind, so dass darüber hinaus die erzielbare Oberflächengüte ebenfalls sehr stark eingeschränkt war.
Infolge dieser fertigungsbedingt zwangsläufig verbleibenden, relativ hohen
Oberflächenrauhigkeit wurde auch der maximal erzielbare Wirkungsgrad sehr stark beeinträchtigt.
Vom Anmelder der hier vorliegenden Erfindung wurde daher in der
DE 197 42 023 B4 eine neuartige Bauform für geschlossene schnelllaufende
Laufräder mit räumlich gekrümmten Schaufeln vorgeschlagen, welche sich neben exakt definierten Schaufelformen, einer hohen Schaufeloberflächengüte, guten Rundlaufeigenschaften, einer hohen Zuverlässigkeit, einen minimierten
Fertigungs- und Montageaufwand sowie einem hohen Wirkungsgrad auszeichnet.
Diese in der DE 197 42 023 B4 vorgeschlagene und im praktischen Einsatz vielfach bewährte Bauform ist durch eine Segmentierung des Laufrades gekennzeichnet, wobei die Teilung des jeweiligen Laufrades stets im Bereich der Schaufeln erfolgt und dabei zu einfach entformbaren, beispielsweise auch aus Kunststoff kostengünstig zu fertigenden Laufradsegmenten führt. Diese einzelnen Laufradsegmente werden nach ihrer Fertigung in einem separaten Arbeitsschritt zu einem Laufrad mit räumlich gekrümmten Schaufeln zusammengefügt und dabei mittels einer Bodenscheibe und/oder eines
Spannringes miteinander verspannt.
Der in der Serienfertigung zumeist Einsatz findende Laufradwerkstoff Kunststoff ermöglicht dabei neben einer kostengünstigen Fertigung der einzelnen Bauteile und einer relativ kostengünstig erzielbaren, hohen Oberflächengüte, einen geringen Reibungswiderstand, eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Fördermedium wie auch eine hohe Beständigkeit gegenüber
Kavitationserscheinungen.
Die Kavitation entsteht im Betriebszustand des Laufrades in Bereichen mit niedrigem Druckniveau, d.h. bei einem Druck unterhalb des Dampfdruckes des
Fördermediums, die Auswirkungen der Kavitation, d.h. die Implosion der
Kavitationsblasen und der aus dieser Implosion resultierende Verschleiß, die
Kavitationserosion tritt jedoch stets erst in den Bereichen mit erhöhtem Druck, d.h. zumeist nach dem Laufrad auf.
Diese dort angeordneten, dem Laufrad in Strömungsrichtung
„nachgeschalteten" Bauteile und Baugruppen sind das Pumpengehäuse und/oder durch Integration der Pumpe in den Motor, der Steuergehäusedeckel, das Zylinderkurbelgehäuse, der Zylinderkopf o.a..
Diese „nachgeschalteten" Bauteile sind bei den modernen Motoren jedoch zumeist aus Aluminiumguss hergestellt.
Im Vergleich zum Kunststoff weist der Aluminiumguss eine sehr viel schlechtere Beständigkeit gegenüber der Kavitationserosion auf, so dass eine sich in Bereichen mit niedrigem Druckniveau im Laufrad aufbauende Kavitation zu Schädigungen durch Kavitationserosion an den dem Laufrad nachgeordneten Bauteilen und Baugruppen aus Aluminiumguss führt, welche dann nach längeren Dauerbetrieb zu einen Totalausfall dieser
Bauteile/Baugruppen führen kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine neuartige Bauform von geschlossene Laufräder für Kreiselpumpen zur Förderung von homogenen Flüssigkeiten, insbesondere für den Einsatz in Kühlmittelpumpen, zu entwickeln, welche es ermöglicht sowohl geschlossene Laufräder mit einfach gekrümmten Schaufeln, wie auch geschlossene Laufräder mit räumlich gekrümmten Schaufeln kostengünstig herzustellen, die Auswirkungen des Kavitationsverschleißes an den dem Laufrad nachgeschalteten Bauteilen/Baugruppen zu minimieren und dabei gleichzeitig den hydraulischen Wirkungsgrad und das Saugverhalten der jeweiligen Laufradbauform deutlich zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels eines Laufrades in geschlossener Bauform für Kreiselpumpen gelöst welches sich dadurch auszeichnet, dass die Breite des Schaufelkanals im Meridianschnitt sich vom Strömungseintritt in das Laufrad bis zum Strömungsaustritt aus dem Laufrad kontinuierlich derart vergrößert, dass das Verhältnis der Austrittsbreite (b2) zur Eintrittsbreite (b1) im Bereich zwischen 1,01 und 1,2 liegt.
Infolge dieser kontinuierlich sich erweiternden Austrittsbreite (b2) wird sowohl bei geschlossenen Laufrädern mit einfach gekrümmten Schaufeln, wie auch bei geschlossene Laufräder mit räumlich gekrümmten Schaufeln eine wesentliche Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit zum Laufradaustritt hin bewirkt.
Diese erfindungsgemäß erzielte Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit im Laufrad bewirkt unter Beachtung der Energiebilanz (P/p+w2 = konstant; mit P - statischer Druck; p - Dichte des Strömungsmediums; w - Strömungsgeschwindigkeit) zwangsläufig eine Erhöhung des statischen Druckes im Innern des Laufrades.
Auf Grund des im Innern des Laufrades dabei erfindungsgemäß gewollten Druckanstieges wird der Bereich der Implosion der Kavitationsblasen und damit auch der aus dieser Implosion der Kavitationsblasen resultierende Verschleiß, die Kavitationserosion aus den dem Laufrad nachgeordneten Bauteilen und Baugruppen in das aus Kunststoff hergestellte Laufrad verlegt. Da der Kunststoff des Laufrades im Vergleich zum Aluminiumguss (der dem Laufrad nachgeordneten Bauteile) eine wesentlich höhere Beständigkeit gegenüber Kavitationserosion aufweist, werden durch die erfindungsgemäße Lösung infolge der erfindungsgemäßen Wirkung der Verlagerung des Bereiches der Kavitationserosion in das Laufrad zwangsläufig die Auswirkungen des Kavitationsverschleißes an den dem Laufrad nachgeschalteten Bauteilen/Baugruppen auf ein Minimum reduziert, bzw. gänzlich vermieden.
In Abhängigkeit von der für Druckaufbau benötigten Strömungsgeschwindigkeit und dem jeweiligen Austrittswinkel kann die Austrittsbreite (b2) fachgemäß (beispielsweise nach dem „Geschwindigkeitsdreieck") dimensioniert werden. Dabei kann die größere Austrittsbreite über sonstige Parameter wie beispielsweise einen kleineren Austrittswinkel, die Schaufeldicke usw. kompensiert werden.
Alle seitens des jeweiligen Anwenders geforderten Leistungsdaten wie Förderhöhe und Volumenstrom können nach den im Stand der Technik üblichen Berechnungsmethoden zur Dimensionierung des jeweiligen Laufrades berücksichtigt werden, so dass auch mittels dieser neuartigen, erfindungsgemäß ausgebildeten Laufräder alle vom jeweiligen Anwender geforderten Leistungsdaten zuverlässig erreicht und mittels der erfindungsgemäßen Lösung übertroffen werden können. Erfindungsgemäß sollte das Verhältnis der Austrittsbreite (b2) zur Eintrittsbreite (b1) stets im Bereich zwischen 1 ,01 und 1 ,2 liegen, da mit größer werdender Austrittsbreite (b2) verstärkt Rezirkulationen im Laufrad auftreten, welche dann zu einer Ablösung der Strömung führen.
Derartige Rezirkulationen werden im Stand der Technik bei verschiedenen Bauformen von Laufrädern zur Förderung von inhomogenen Stoffen bewusst herbei geführt, haben jedoch zwangsläufig zur Folge das sich dadurch das Saugverhalten verschlechtert und der Wirkungsgrad absenkt. Fertigungstechnisch ist in diesem Zusammenhang besonders hervorzuheben, daß infolge der speziell gestalteten Laufradgeometrie mit einer sich kontinuierlich vergrößernden Breite des Schaufelkanals im Meridianschnitt vom Strömungseintritt in das Laufrad bis zum Strömungsaustritt aus dem Laufrad auch eine Entformung von geschlossenen Laufräder mit einfach und räumlich gekrümmten Schaufeln, und damit eine Fertigung der erfindungsgemäßen Laufräder als einteilige Kunststoffteile möglich wird, so dass sich der Fertigungsaufwand für die erfindungsgemäßen Laufräder gegenüber der Fertigung von herkömmlichen Laufräder wesentlich vereinfacht, wobei mittels der erfindungsgemäßen Lösung selbst kleine Baugrößen mit einen hohen hydraulischen Wirkungsgrad und einem hohen Saugverhalten einfach und kostengünstig herstellbar sind.
Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Lösung nun an Hand von drei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zwölf Figuren näher erläutert werden.
Dabei zeigen die :
Figur 1 : die Draufsicht auf ein Radialschaufelrad;
Figur 2 : die Seitenansicht eines Radialschaufelrades nach Figur 1 im Schnitt bei A-A gemäß einer Bauform nach der
DE 197 42 023 B4; Figur 3 : die Seitenansicht des Radialschaufelrades nach Figur 1 im Schnitt bei A-A nach der erfindungsgemäßen Bauform; Figur 4 : die Draufsicht auf ein Francisschaufelrad; Figur 5 : die Seitenansicht eines Francisschaufelrades nach Figur 4 im Schnitt bei B-B gemäß einer Bauform nach der
DE 19742 023 B4; Figur 6 : die Seitenansicht des Francisschaufelrades nach Figur 4 im Schnitt bei B-B nach der erfindungsgemäßen Bauform; Figur 7 : die Draufsicht auf ein Diagonalschaufelrad; Figur 8 : die Seitenansicht eines Diagonalschaufelrades nach
Figur 7 im Schnitt bei C-C gemäß einer Bauform nach der
DE 197 42 023 B4; Figur 9 : die Seitenansicht des Diagonalschaufelrades nach Figur 7 im Schnitt bei C-C nach der erfindungsgemäßen Bauform.
In der Figur 1 ist ein als Radialschaufelrad mit einfach gekrümmten Schaufeln 3 ausgebildetes Flügelrad 1 in der Draufsicht dargestellt.
Die Figur 2 zeigt nun die Seitenansicht eines Radialschaufelrades nach Figur 1 im Schnitt bei A-A gemäß der in der DE 197 42 023 B4 vorbeschriebenen
„segmentierten Bauweise" mit dem Boden 2, den Schaufeln 3, einer Decke 4 sowie einem die Schaufelsegmente miteinander verbindenden Spannring 5, und wie im Stand der Technik üblich, einer gegenüber der Eintrittsbreite b1 deutlich reduzierten Austrittsbreite b2.
In der Figur 3 ist die Seitenansicht des Radialschaufelrades nach Figur 1 im
Schnitt bei A-A in der erfindungsgemäßen Bauform, einteilig, mit dem Boden 2, den Schaufeln 3 und der Decke 4 dargestellt, wobei (entgegen der im Stand der Technik üblichen Dimensionierung) die Austrittsbreite b2 erfindungsgemäß gegenüber der Eintrittsbreite b1 vergrößert ist.
In der Figur 4 ist ein als Francisschaufelrad mit räumlich gekrümmten
Schaufeln 3 ausgebildetes Flügelrad 1 in der Draufsicht dargestellt.
Die Figur 5 zeigt nun die Seitenansicht eines Francisschaufelrades nach
Figur 4 im Schnitt bei B-B gemäß der in der DE 197 42 023 B4 vorbeschriebenen „segmentierten Bauweise" mit dem Boden 2, den Schaufeln
3, einer Decke 4 sowie einem die Schaufelsegmente miteinander verbindenden
Spannring 5, und wie im Stand der Technik üblich, einer gegenüber der
Eintrittsbreite b1 deutlich reduzierten Austrittsbreite b2. In der Figur 6 ist die Seitenansicht des Francisschaufelrades nach Figur 4 im Schnitt bei B-B nach der erfindungsgemäßen Bauform, einteilig, mit dem Boden 2, den Schaufeln 3 und der Decke 4 dargestellt, wobei (entgegen der im Stand der Technik üblichen Dimensionierung) die Austrittsbreite b2 erfindungsgemäß gegenüber der Eintrittsbreite b1 vergrößert ist. In der Figur 7 ist ein als Diagonalschaufelrad mit räumlich gekrümmten Schaufeln 3 ausgebildetes Flügelrad 1 in der Draufsicht dargestellt. Die Figur 8 zeigt nun die Seitenansicht eines Diagonalschaufelrades nach Figur 7 im Schnitt bei C-C gemäß der in der DE 197 42 023 B4 vorbeschriebenen „segmentierten Bauweise" mit dem Boden 2, den Schaufeln 3, einer Decke 4 sowie einem die Schaufelsegmente miteinander verbindenden Spannring 5, und wie im Stand der Technik üblich, einer gegenüber der Eintrittsbreite b1 deutlich reduzierten Austrittsbreite b2
In der Figur 9 ist die Seitenansicht des Diagonalschaufelrades nach Figur 7 im Schnitt bei C-C nach der erfindungsgemäßen Bauform, einteilig, mit dem Boden 2, den Schaufeln 3 und der Decke 4 dargestellt, wobei (entgegen der im Stand der Technik üblichen Dimensionierung) die Austrittsbreite b2 erfindungsgemäß gegenüber der Eintrittsbreite b1 vergrößert ist. Auf Grund dieser erfindungsgemäßen Vergrößerung Austrittsbreite b2 gegenüber der Eintrittsbreite b1 ist es gelungen, infolge dieser speziell gestalteten Laufradgeometrie mit einer sich kontinuierlich vergrößernden Breite des Schaufelkanals im Meridianschnitt vom Strömungseintritt in das Laufrad bis zum Strömungsaustritt aus dem Laufrad, sowohl geschlossene Laufräder mit einfach gekrümmten Schaufeln, wie auch geschlossene Laufräder mit räumlich gekrümmten Schaufeln kostengünstig als einteilige Kunststoffteile herzustellen, die Auswirkungen des Kavitationsverschleißes an den dem Laufrad nachgeschalteten Bauteilen/Baugruppen zu minimieren und dabei gleichzeitig den hydraulischen Wirkungsgrad und das Saugverhalten der jeweiligen Laufradbauform deutlich zu verbessern. Bezugszeichenzusammenstellung
1 Laufrad
2 Boden
3 Schaufel
4 Decke
5 Spannring
b1 Eintrittsbreite b2 Austrittsbreite

Claims

Patentanspruch
Laufrad in geschlossener Bauform für Kreiselpumpen, insbesondere für den Einsatz in Kfz-Kühlsystemen, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Schaufelkanals im Meridianschnitt sich vom Strömungseintritt in das Laufrad bis zum Strömungsaustritt aus dem Laufrad kontinuierlich derart vergrößert, dass das Verhältnis der Austrittsbreite (b2) zur Eintrittsbreite (b1) im Bereich zwischen 1 ,01 und 1 ,2 liegt.
EP07702382A 2006-01-26 2007-01-20 Laufrad Active EP1977114B1 (de)

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DE102006003727A DE102006003727A1 (de) 2006-01-26 2006-01-26 Laufrad
PCT/DE2007/000104 WO2007085231A1 (de) 2006-01-26 2007-01-20 Laufrad

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