EP2143957B2 - Flow guiding component of a pump - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein strömungsführendes Bauteil einer Pumpe, welches aus zumindest zwei Teilen zusammengesetzt ist.The invention relates to a flow-guiding component of a pump, which is composed of at least two parts.
Derartige strömungsführende Bauteile von Pumpen sind beispielsweise in Form von Laufrädern oder Leitapparaten von Kreiselpumpen bekannt. Diese Laufräder oder Leitapparate bestehen häufig aus zwei voneinander beabstandeten Deckscheiben mit dazwischenliegenden Schaufeln. Dabei ist es bekannt, derartige Laufräder oder Leitapparate aus mehreren Teilen, beispielsweise aus Blechteilen zusammenzusetzen. So ist es bekannt, die Deckscheiben und die Schaufeln als Einzelteile aus Blech zu fertigen und dann miteinander zu verschweißen.Such flow-leading components of pumps are known for example in the form of impellers or nozzles of centrifugal pumps. These wheels or nozzles often consist of two spaced cover plates with intermediate blades. It is known to assemble such wheels or diffusers of several parts, for example, sheet metal parts. So it is known to manufacture the cover plates and the blades as individual parts of sheet metal and then to weld together.
Diese Fertigung ist recht aufwendig, da eine Vielzahl von Einzelteilen miteinander verbunden werden muss.This production is quite expensive, since a large number of individual parts must be connected to each other.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein mehrteiliges strömungsführendes Bauteil einer Pumpe dahingehend zu verbessern, dass es einfacher und kostengünstiger zu fertigen ist.It is therefore an object of the invention to improve a multi-part flow-guiding component of a pump to the effect that it is easier and less expensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird durch ein strömungsführendes Bauteil einer Pumpe mit den im Anspruch 1 oder der im Anspruch 7 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Pumpenaggregat mit den im Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.This object is achieved by a flow-guiding component of a pump having the features specified in claim 1 or in claim 7 and by a pump unit having the features specified in claim 13. Preferred embodiments result from the subclaims, the following description and the accompanying figures.
Das erfindungsgemäße strömungsführende Bauteil ist ein Element einer Pumpe und dient dort zur Führung der Strömung des von der Pumpe zu fördernden Fluids, beispielsweise zur Führung von Wasser. Insbesondere dient das Bauteil dazu, die Strömung zu leiten bzw. umzulenken. Das erfindungsgemäße strömungsführende Bauteil ist aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzt, kann jedoch auch aus mehr als zwei Teilen zusammengesetzt sein.The flow-guiding component according to the invention is an element of a pump and serves there to guide the flow of the fluid to be delivered by the pump, for example for the guidance of water. In particular, the component serves to conduct or deflect the flow. The flow-guiding component according to the invention is composed of at least two parts, but may also be composed of more than two parts.
Erfindungsgemäß ist ein erster Teil des Bauteils im Metallpulverspritzguss (Metal Injection Moulding) gefertigt. Bei diesem Verfahren wird ein Metallpulverzusammen mit Kunststoff zunächst in einem Spritzgussverfahren, welches dem Spritzgießen von Kunststoff entspricht, geformt und anschließend ähnlich einem Sinterverfahren erhitzt, wobei sich der Kunststoff aus dem Bauteil verflüchtigt und das Metallpulver zu einem homogenen Metallbauteil verschmilzt. Durch das Verflüchtigen des Kunststoffs kommt es zu einem Schrumpfen des Bauteils, welches jedoch bei der Formgebung in Spritzguss berücksichtigt werden kann. So ermöglicht dieses Verfahren hochpräzise Metallbauteile sehr kostengünstig zu fertigen, da insbesondere der Formgebungsprozess sehr einfach und kostengünstig ist. Die Formgebung ist sehr viel kostengünstiger als beispielsweise im herkömmlichen Metallguss, da keine verlorenen Formen zum Einsatz kommen und der Werkzeugverschleiß deutlich geringer ist.According to the invention, a first part of the component is produced by metal injection molding (metal injection molding). In this method, a metal powder together with plastic is first formed in an injection molding process, which corresponds to the injection molding of plastic, and then heated similar to a sintering process, wherein the plastic volatilizes from the component and the metal powder melts into a homogeneous metal component. As a result of the volatilization of the plastic, the component shrinks, which, however, can be taken into account during molding in injection molding. Thus, this method makes it possible to produce high-precision metal components very cost-effectively, since in particular the molding process is very simple and inexpensive. The shape is much less expensive than, for example, in conventional metal casting, since no lost molds are used and the tool wear is significantly lower.
FerneristerfindungsgemäßeinzweiterTeildes Bauteils bevorzugt aus Blech gefertigt. Der erste und der zweite Bauteil sind dann zusammengesetzt und bilden dann gemeinsam, ggf. mit zusätzlichen Teilen, das strömungsführende Bauteil.According to the invention, according to the invention, a further part of the component is preferably made of sheet metal. The first and the second component are then assembled and then together, possibly with additional parts, form the flow-guiding component.
Die Kombination eines Teils, welcher in Metallpulverspritzguss gefertigt ist und eines Teils, welcheraus Blech, d.h. Metallblech gefertigt ist, ermöglicht es sehr einfach sehr komplexe strömungsführende Bauteile zu fertiggen. So ist es möglich, komplexe Geometrien im Metallpulverspritzguss auszubilden. Dabei ist es jedoch möglich, sich auf solche Geometrien zu beschränken, welche ohne verlorene Kerne im Spritzguss ausgebildet werden können. D.h. Hinterschneidungen und Hohlräume können vermieden werden. Sofern solche in dem strömungsführenden Bauteil erforderlich sind, werden sie dann durch das Zusammensetzen des ersten und des zweiten Teils gebildet. Der zweite Teil ist vorzugsweise ein Teil, welcher keine komplexen Geometrien aufweist, sodass der zweite Teil kostengünstig aus Blech gestanzt und/oder umgeformt werden kann.The combination of a part which is manufactured in metal injection molding and a part which is made of sheet metal, ie metal sheet, makes it very easy to finish very complex flow-leading components. So it is possible to form complex geometries in the metal powder injection molding. However, it is possible to limit oneself to such geometries, which can be formed by injection molding without lost cores. Ie undercuts and cavities can be avoided. If such are required in the flow-guiding member, they are then formed by the assembly of the first and the second part. The second part is preferably a part which has no complex geometries, so that the second part can be inexpensively stamped and / or formed from sheet metal.
So ermöglicht gerade die Kombination eines Metallpulverspritzgussteils und eines Blechteils insgesamt ein komplexes strömungsführendes Bauteil sehr kostengünstig herzustellen. Dabei ist die Herstellung deutlich einfacher und kostengünstiger, als wenn das gesamte Bauteil aus Metallpulverspritzguss oder aus Blechteilen gefertigt würde.In particular, the combination of a metal powder injection molded part and a sheet metal part makes it possible to produce a complex flow-guiding component overall at very low cost. Here, the production is much easier and cheaper than if the entire component would be made of metal powder injection molding or sheet metal parts.
Alternativ ist gemäß der Erfindung vorgesehen, den zweiten Teil, der keine komplexen Geometrien aufweist, als Kunststoffformteil, beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil herzustellen. Die Verbindung mit dem Metallpulverspritzgussteil kann dann beispielsweise derart erfolgen, dass im Metallpulverspritzgussteil zapfenartige Ansätze vorgesehen sind, welche in entsprechend dazu im zweiten Teil angeordneten Ausnehmungen eingreifen und auf der anderen Seite des zweiten Teils nach Art eines Niets verformt oder umgebogen oder verschränkt sind, um auf diese Weise die Teile zu einem Bauteil zu verbinden.Alternatively, it is provided according to the invention to produce the second part, which has no complex geometries, as a plastic molded part, for example as a plastic injection molded part. The connection with the metal powder injection molded part can then take place, for example, such that pin-like projections are provided in the metal powder injection molded part, which engage in recesses arranged correspondingly in the second part and are deformed or bent or folded on the other side of the second part in the manner of a rivet this way to join the parts to a component.
Wenn das strömungsführende Bauteil aus mehr als zwei Teilen zusammengesetzt ist, so ist es auch möglich mehr als ein Teil aus Blech und/oder mehr als ein Teil im Metallpulverspritzguss zu fertigen. Erfindungswesentlich ist jedoch, dass zumindest ein Teil aus Blech oder als Kunststoffformteil und zumindest ein Teil aus Metallpulverspritzguss zur Ausbildung des strömungsführenden Bauteils zusammengesetzt werden.If the flow-guiding component is composed of more than two parts, then it is also possible to produce more than one part from sheet metal and / or more than one part in metal powder injection molding. However, it is essential to the invention that at least one part made of sheet metal or as a plastic molded part and at least one part made of metal powder injection molding are assembled to form the flow-guiding component.
Vorzugsweise sind der erste und der zweite Teil fest miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt. So wird nach dem Zusammensetzen der Teile durch die Verbindung der Teile ein einteiliges strömungsführendes Bauteil geschaffen, welches in der weiteren Verarbeitung, insbesondere bei der Montage eines Pumpenaggregates leicht zu handhaben ist. Bevorzugt ist, das Blechteil und das Metallpulverspritzgussteil miteinander zu verschweißen, beispielsweise durch Induktionsschweißen. Dies ermöglicht es, die zwei Teile sehr einfach miteinander zu verbinden. Für die Verbindung können an einem der Teile Vorsprünge, welche später Schweißpunkte bilden, ausgeformt sein. Es bietet sich insbesondere an, diese Vorsprünge in dem Metallpulverspritzgussteil auszubilden, zum Verschweißen kommen diese Vorsprünge dann mit dem Teil aus Blech in Kontakt. Wenn an beide ein Strom angelegt wird, können die Teile dann leicht miteinander verschweißt werden.Preferably, the first and the second part are firmly connected to each other, in particular welded together. Thus, after the assembly of the parts by the connection of the parts, a one-piece flow-guiding component is provided, which is easy to handle in the further processing, in particular during the assembly of a pump unit. It is preferable to weld the sheet metal part and the metal powder injection molded part together, for example by induction welding. This makes it easy to connect the two parts together. For the connection projections may be formed on one of the parts, which later form welds. It is particularly appropriate to form these projections in the metal powder injection molded part, for welding these projections then come into contact with the part made of sheet metal. If a current is applied to both, the parts can then be easily welded together.
Vorzugsweise weist der erste Teil, welcher im Metallpulverspritzguss gefertigt ist, eine oder mehrere Schaufeln zur Strömungsführung auf. Diese Schaufeln dienen insbesondere dazu, in einer Pumpe das zu fördernde Fluid umzulenken bzw. in eine gewünschte Richtung zu leiten. Gerade derartige Schaufeln weisen eine komplexe Geometrie auf, welche auf einfache Weise kostengünstig im Metallpulverspritzguss ausgebildet werden kann. Derartige Schaufeln können beispielsweise an einem Laufrad oder einem Leitapparat eines Pumpenaggregates vorhanden sein. So ist gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform der Erfindung das strömungsführende Bauteil als Pumpenlaufrad ausgebildet.Preferably, the first part, which is manufactured by metal injection molding, has one or more blades for guiding the flow. These blades serve in particular to divert the fluid to be delivered in a pump or to guide it in a desired direction. Especially such blades have a complex geometry, which formed in a simple manner cost in the metal powder injection molding can be. Such blades may for example be present on an impeller or a distributor of a pump unit. Thus, according to a first alternative embodiment of the invention, the flow-guiding component is designed as a pump impeller.
Weiter bevorzugt ist der erste Teil eine erste Deckscheibe eines Pumpenlaufrades, welche einstückig mit den Schaufeln des Pumpenlaufrades im Metallpulverspritzguss gefertigt ist, und der zweite Teil ist eine aus Blech gefertigte zweite Deckscheibe. Ein derartiges Pumpenlaufrad lässt sich günstig nach der vorangehenden beschriebenen erfindungsgemäßen Weise bzw. Verfahren fertigen. Die erste Deckscheibe mit der komplexen Schaufelgeometrie wird als Metallpulverspritzgussteil ausgebildet. Die zweite weniger komplex ausgebildete Deckscheibe, lässt sich hingegen kostengünstig aus Blech stanzen und/oder umformen. So kann für jeden der beiden Teile ein besonders geeignetes Herstellungsverfahren verwendet werden. Anschließend werden beide Teile miteinander verbunden, vorzugsweise miteinander verschweißt. Dazu können an den im Metallpulverspritzguss gefertigten Schaufeln auf den freien Längskanten, welche der zugehörigen Deckscheibe abgewandt sind, Vorsprünge ausgebildet sein, welche zum Verschweißen mit der Deckscheibe dienen. Die Deckscheibe aus Blech wird auf diese Vorsprünge aufgepresst und die Anordnung wird dann mit einem Strom beaufschlagt, welcher zu einem Verschweißen von ersten und zweiten Teilen an den genannten Vorsprüngen führt.More preferably, the first part is a first cover plate of a pump impeller, which is made in one piece with the blades of the pump impeller in the metal powder injection molding, and the second part is a second cover plate made of sheet metal. Such a pump impeller can be manufactured conveniently according to the above-described method or method according to the invention. The first cover disk with the complex blade geometry is formed as a metal powder injection molded part. The second less complex formed cover, however, can be cost-effectively punched from sheet metal and / or reshape. Thus, a particularly suitable manufacturing method can be used for each of the two parts. Subsequently, both parts are connected together, preferably welded together. For this purpose, projections may be formed on the free longitudinal edges, which are remote from the associated cover disk, on the blades produced in the metal powder injection molding, which projections serve for welding to the cover disk. The cover plate made of sheet metal is pressed onto these projections and the assembly is then subjected to a current which leads to a welding of first and second parts to said projections.
Weiter bevorzugt weist der erste Teil eine Nabe auf, welche einstückig mit der Deckscheibe und den Schaufeln im Metallpulverspritzguss gefertigt ist. Diese Nabe dient der Befestigung des Laufrades an einer Antriebswelle. Da diese Nabe der Drehmomentübertragung von der Welle auf das Laufrad dient, ist es bevorzugt, diese einstückig mit der Deckscheibe und den Schaufeln auszubilden, da auf diese Weise eine große Festigkeit erreicht werden kann. Ferner weist auch die Nabe ggf. eine komplexe Geometrie auf, um einen Formschluss zur Kraftübertragung mit der Antriebswelle zu erreichen. Eine solche Geometrie lässt sich ebenfalls günstig im Metallpulverspritzguss fertigen. Dadurch, dass Nabe, erste Deckscheibe und Schaufeln in einem Arbeitsgang gefertigt werden können, verringert sich darüber hinaus die Zahl der erforderlichen Fertigungs- und Montageschritte.More preferably, the first part on a hub, which is made in one piece with the cover plate and the blades in the metal powder injection molding. This hub serves to attach the impeller to a drive shaft. Since this hub is used for torque transmission from the shaft to the impeller, it is preferable to form it integrally with the cover plate and the blades, because in this way a large Strength can be achieved. Furthermore, the hub may also have a complex geometry in order to achieve a positive connection for transmitting power to the drive shaft. Such a geometry can likewise be produced favorably in metal powder injection molding. The fact that hub, first shroud and blades can be made in one operation, also reduces the number of required manufacturing and assembly steps.
Die Nabe kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ein Gewinde aufweisen, welches direkt im Metallpulverspritzguss an der Nabe ausgebildet ist. Dieses Gewinde kann dazu dienen, ein Befestigungselement, beispielsweise eine Klemmschraube zum Fixieren der Nabe an der Antriebswelle aufzunehmen. Der Metallpulverspritzguss ermöglicht es, das Gewinde in der erforderlichen Präzision direkt beim Ausbilden der Nabe mit auszubilden, sodass weitere Bearbeitungsschritte, insbesondere eine spanende Bearbeitung zum Einbringen des Gewindes entfallen können.According to a further preferred embodiment, the hub may have a thread which is formed directly in the metal powder injection molding on the hub. This thread can serve to receive a fastener, such as a clamping screw for fixing the hub to the drive shaft. The metal powder injection molding makes it possible to form the thread in the required precision directly during the formation of the hub, so that further processing steps, in particular a machining operation for introducing the thread can be omitted.
So werden bevorzugt alle in ihrer Geometrie anspruchsvollen bzw. komplexen Komponenten des Laufrades, insbesondere Schaufeln, Nabe und an der Nabe vorhandene Befestigungselemente, wie beispielsweise ein Gewinde in einem Arbeitsgang im Metallpulverspritzguss ausgebildet, sodass die Zahl der weiteren Fertigungs- und Montageschritte zur Ausbildung des Laufrades verringert werden kann.Thus, preferably all complex in their geometry or complex components of the impeller, in particular blades, hub and existing on the hub fasteners, such as a thread formed in a single pass in the metal injection molding, so that the number of further manufacturing and assembly steps to form the impeller can be reduced.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das strömungsführende Bauteil als Pumpen-Leitapparat, insbesondere für eine mehrstufige Kreiselpumpe ausgebildet. Derartige Leitapparate dienen dazu, dass aus einem Laufrad der Kreiselpumpe am Außenumfang austretendes Fluid, beispielsweise Wasser, in gewünschter Weise weiterzuführen. Insbesondere dient der Leitapparat dazu, dass Fluid wieder radial nach innen zu führen, umes dann einem Austrittsstutzen der Pumpe oder aber einer nächsten Pumpenstufe, d.h. dem Saugmund eines nächsten Laufrades zuzuführen. Wie auch die Laufräder der Pumpe haben auch derartige Leitapparate eine komplexe Geometrie, welche in der oben beschriebenen Weise durch die erfindungsgemäß mindestens zweiteilige Ausgestaltung des Bauteils kostengünstig ausgebildet werden kann. Auch bei diesem Leitapparat können die komplex geformten Strukturen im Metallpulverspritzguss gefertigt werden, während Teile, welche von ihrer Geometrie her einfacher sind, aus Blech gestanzt oder geformt werden können. Anschließend können beide Teile zusammengesetzt bzw. miteinander verbunden werden.According to an alternative embodiment of the invention, the flow-guiding component is designed as a pump distributor, in particular for a multi-stage centrifugal pump. Such nozzles serve to continue out of an impeller of the centrifugal pump on the outer circumference exiting fluid, such as water, in the desired manner. In particular, the diffuser serves to guide the fluid radially inwards again, then it umes an outlet nozzle of the pump or a next pump stage, ie to supply the suction mouth of a next impeller. Like the impellers of the pump, such diffusers also have a complex one Geometry, which can be formed inexpensively in the manner described above by the present invention at least two-part design of the component. Also in this diffuser, the complex shaped structures can be made by metal injection molding, while parts which are simpler in geometry, can be stamped or formed from sheet metal. Subsequently, both parts can be assembled or connected to each other.
Vorzugsweise ist bei Ausgestaltung des strömungsführenden Bauteils als Leitapparat der erste Teil des Bauteils eine erste Deckscheibe, welche einstückig mit den Schaufeln des Leitapparates in Metallpulverspritzguss gefertigt ist, und der zweite Teil des Bauteils ist eine aus Blech gefertigte zweite Deckscheibe. Wie oben anhand des Laufrades beschrieben, können die Schaufeln, welche eine komplizierte Geometrie aufweisen können, auf diese Weise einfach gemeinsam mit einer Deckscheibe ausgeformt werden, sodass sie fest mit dieser Deckscheibe verbunden sind. Die zweite Deckscheibe, welche im Wesentlichen plan ist, kann kostengünstig aus Blech gefertigt ist. Anschließend können beide Teile miteinander verbunden werden. Diese Verbindung kann in der Weise erfolgen, wie es oben anhand des Laufrades beschrieben wurde.In the embodiment of the flow-guiding component as a guide apparatus, the first part of the component is preferably a first cover disk, which is integral is made with the blades of the nozzle in metal powder injection molding, and the second part of the component is a second cover plate made of sheet metal. As described above with reference to the impeller, the blades, which may have a complicated geometry, in this way can easily be formed together with a cover disk, so that they are firmly connected to this cover disk. The second cover plate, which is substantially planar, can be inexpensively made of sheet metal. Subsequently, both parts can be connected to each other. This connection can be made in the manner described above with reference to the impeller.
Weiter bevorzugt ist der erste Teil des Leitapparates eine erste Deckscheibe, mit welcher einstückig im Metallpulverspritzguss ein sich axial erstreckender Anlagering ausgebildetist, welcher zur Anlage mit einem Dichteinsatz ausgebildet ist. Wie vorangehend beschrieben dient der Leitapparat in einer mehrstufigen Kreiselpumpe dazu, das Fluid wieder radial nach innen zum Saugmund eines nachfolgenden Laufrades zu führen. Dabei ist es erforderlich, dass der Saugmund des nachfolgenden Laufrades gegenüber dem Austritt des Leitapparates abgedichtet zur Anlage kommt. Hierzu ist ein Dichteinsatz vorgesehen, welcher gleichzeitig auch eine Abdichtung zum umgebenden Gehäuse herstellen kann. Um diesen Dichteinsatz an dem Leitapparat zu fixieren, ist an diesem vorzugsweise ein Sitz in Form des beschriebenen Anlageringes ausgebildet. Durch Verwendung des Metallpulverspritzgussverfahrens ist es möglich auch einen derartigen Anlagering oder anders geformten Sitz für Dichtelemente in einem Arbeitsschritt kostengünstig an dem Leitapparat auszubilden.More preferably, the first part of the diffuser is a first cover plate with which integrally formed in the metal powder injection molding an axially extending abutment ring, which is designed to bear with a sealing insert. As described above, in a multi-stage centrifugal pump, the distributor serves to guide the fluid radially inwards again to the suction mouth of a following impeller. It is necessary that the suction port of the following impeller comes to the plant sealed against the outlet of the diffuser. For this purpose, a sealing insert is provided which can simultaneously produce a seal to the surrounding housing. In order to fix this sealing insert on the diffuser, a seat in the form of the abutment ring described is preferably formed on this. By using the metal powder injection molding method, it is also possible to inexpensively form such an abutment ring or other shaped seat for sealing elements in one step on the diffuser.
Ferner ist in dem Leitapparat ebenfalls einstükkig mit der ersten Deckscheibe vorzugsweise ein Lagersitz ausgebildet, in welchen ein Lager zur Lagerung der Antriebswelle für die Laufräder der Pumpe eingesetzt werden kann.Further, a bearing seat is preferably also integrally formed in the nozzle with the first cover plate, in which a bearing for supporting the drive shaft for the impellers of the pump can be used.
Vorzugsweise weist der Pumpen-Leitapparat zumindest einen radial, bezogen auf die Pumpenlängsachse, nach außen gerichteten Vorsprung auf, mittels welchem der Leitapparat zwischen zwei Teilen eines Pumpengehäuses fixierbar ist. Der Vorsprung kragt radial nach außen über den Außenumfang des Leitapparates aus, sodass er zwischen den Stirnseiten zweier Gehäuseteile zum Liegen kommen kann. Diese Gehäuseteile sind jeweils einer Pumpenstufe zugeordnet und werden von außen über Spannbänder fixiert. Der Vorsprung des Leitapparates wird so zwischen den zwei aneinander angrenzenden Gehäuseteilen geklemmt, wodurch der Leitapparat in axialer Richtung in dem Pumpengehäuse fixiert wird. Die Vorsprünge sind dabei einstückig mit den übrigen Teilen des Leitapparates, welche im Metallpulverspritzguss gefertigt sind, ausgebildet. Die metallische Ausbildung der Vorsprünge ermöglicht eine gute Kraftübertragung, insbesondere eine hohe Flächenpressung, wenn die Vorsprünge zwischen den angrenzenden Gehäuseteilen geklemmt werden. Dies wiederum ermöglicht es, dass an den axialen Enden der Gehäuseteile keine vergrößerten Anlageflächen zur Reduzierung der Flächenpressung ausgebildet werden müssen. Stattdessen können die Gehäuseteile einfach rohrfömig ausgebildet sein, wobei die Stimseiten des Rohres Anlageflächen für den Vorsprung bilden. D.h. die Stirnseiten haben dieselbe Querschnittsfläche, wie die Rohrwandung an jeder anderen Stelle des Rohres. Insbesondere weisen sie keinen erweiterten Innen- oder Außendurchmesser auf. Dies vereinfacht die Fertigung, da die Gehäuseteile als einfache Rohrabschnitte ausbildetwerden können, welche entweder von einem längeren Rohr abgelängt werden oder aber aus einem Blech gebogen werden können, wobei dann nur noch die Stirnseiten ggf. plan bearbeitet werden müssen. DerVorsprung lässtsich kostengünstig einstückig mit den übrigen Teilen des Leitapparates im Metallpulverspritzguss ausbilden. Es können mehrere, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilte Vorsprünge ausgebildet sein, besonderes bevorzugt ist ein Vorsprung in Form einer ringförmigen Auskragung. D.h. der Vorsprung ist als radial gerichteter Ring bzw. Kragen ausgebildet, welcher sich über den gesamten Umfang des Leitapparates erstreckt.Preferably, the pump nozzle has at least one radially, with respect to the pump longitudinal axis, outwardly directed projection, by means of which the diffuser is fixable between two parts of a pump housing. The projection protrudes radially outwardly beyond the outer circumference of the distributor, so that it can come to rest between the end faces of two housing parts. These housing parts are each associated with a pump stage and are fixed from the outside via straps. The protrusion of the diffuser is thus clamped between the two adjacent housing parts, whereby the diffuser is fixed in the axial direction in the pump housing. The projections are integrally formed with the other parts of the distributor, which are made in metal powder injection molded. The metallic formation of the projections allows a good power transmission, in particular a high surface pressure, when the projections are clamped between the adjacent housing parts. This in turn makes it possible that no enlarged contact surfaces to reduce the surface pressure must be formed at the axial ends of the housing parts. Instead, the housing parts can be easily rohrfömig, wherein the end faces of the tube form contact surfaces for the projection. That the end faces have the same cross-sectional area as the pipe wall at any other point in the pipe. In particular, they have no extended inside or outside diameter. This simplifies the production, since the housing parts can be formed as simple pipe sections, which can either be cut to length from a longer pipe or can be bent out of a metal sheet, in which case only the end faces may need to be machined flat. The projection can be inexpensively formed integrally with the remaining parts of the nozzle in the metal powder injection molding. It can be formed several, preferably uniformly distributed over the circumference projections, more preferably a projection in the form of an annular projection. That the projection is formed as a radially directed ring or collar, which extends over the entire circumference of the distributor.
Die Erfindung betrifft ferner ein Pumpenaggregat, insbesondere ein ein- oder mehrstufiges Kreiselpumpenaggregat, welches zumindest ein strömungsführendes Bauteil nach der vorangehenden Beschreibung aufweist. Bevorzugt weist dieses Pumpenaggregat ein oder mehrere Laufräder und/oder ein oder mehrere Leitapparate gemäß der vorangehenden Beschreibung auf. Diese Laufräder und/oder Leitapparate können den dabei nach dem vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen System bzw. Verfahren aus jeweils mindestens zwei Teilen gefertigt, von denen ein Teil im Metallpulverspritzguss und ein Teil aus Blech gefertigt ist.The invention further relates to a pump unit, in particular a single-stage or multi-stage centrifugal pump unit, which has at least one flow-guiding component according to the preceding description. Preferably, this pump unit has one or more impellers and / or one or more nozzles as described above. These wheels and / or diffusers can be made according to the invention described above system or method of at least two parts, of which a part is made in metal injection molding and a part of sheet metal.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
- Fig. 1
- eine Explosionsansicht eines Pumpenlaufrades, welches ein strömungsführendes Bauteil gemäß der Erfindung bil- det,
- Fig. 2
- eine Schnittansicht des Pumpenlaufrades gemäß
Fig. 1 in montiertem Zustand, - Fig. 3
- eine perspektivische Ansicht eines ersten Teils eines Pum- pen-Leitapparates, welcher ein strömungsführendes Bau- teil gemäß der Erfindung bildet,
- Fig. 4
- eine Ansicht des ersten Teils des Pumpen-Leitapparates gemäß
Fig. 3 von der Rückseite her gesehen und - Fig. 5
- eine Schnittansicht des Pumpen-Leitapparates gemäß
Figuren 3 und 4 in eingebautem Zustand.
- Fig. 1
- an exploded view of a pump impeller, which forms a flow-guiding member according to the invention,
- Fig. 2
- a sectional view of the pump impeller according to
Fig. 1 in assembled condition, - Fig. 3
- 3 is a perspective view of a first part of a pump nozzle, which forms a flow-guiding component according to the invention,
- Fig. 4
- a view of the first part of the pump nozzle according to
Fig. 3 seen from the back and - Fig. 5
- a sectional view of the pump nozzle according to
FIGS. 3 and 4 in installed condition.
Anhand der
Das Laufrad besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einer ersten Deckscheibe 2 und einer zweiten Deckscheibe 4. Die erste Deckscheibe 2 trägt die Schaufeln 6 und weist eine Nabe 8 in ihrem Zentrum auf, welche zur Befestigung an einer Antriebswelle dient. Die erste Deckscheibe 2 bildet gemeinsam mit den Schaufeln 6 und der Nabe 8 einen ersten Teil des Laufrades. Dieser erste Teil ist aus Metall, z. B. rostfreiem Stahl, im Metallpulverspritzguss gefertigt. Dabei sind Deckscheibe 2, Schaufeln 6 und Nabe 8 einstückig in einem Arbeitsgang gefertigt. Der Metallpulverspritzguss ermöglicht es sehr einfach, die Mehrzahl von Schaufeln gemeinsam mit der Deckscheibe 2 und der Nabe 8 in einem Arbeitsgang einstückig auszubilden. Durch den Metallpulverspritzguss können auch komplexe Schaufelgeometrien der Schaufeln 6 sehr einfach ausgebildet werden. An ihren der Deckscheibe 2 abgewandten freien Längskanten weisen die Schaufeln 6 Vorsprünge 10 auf, welche dazu dienen, die Deckscheibe 2 mit den Schaufeln 6 mit der zweiten Deckscheibe 4 zu verschweißen.The impeller consists essentially of two parts, namely a
Diese zweite Deckscheibe 4 ist aus einem Metallblech, vorzugsweise rostfreiem Stahlblech gefertigt. Dies geschieht durch Stanzen und Umformen. Die Deckscheibe 4 ist leicht trichterförmig und weist in ihrem Zentrum einen axial vorstehenden Kragen 12 auf, welcher den Saugmund des Laufrades bildet. Die Deckscheibe 4 mit dem einstückig angeformten Kragen 12 ist kostengünstig als Blechteil zu fertigen.This
Nachdem beide Teile separat gefertigt sind, werden sie zu dem Laufrad zusammengefügt, wie es in
Zur Befestigung an einer Welle sind ferner ein Klemmkonus 14 und eine auf diesen aufgeschraubte Spannmutter 16 vorgesehen. Der geschlitzte Klemmkonus 14 wird in die Nabe 8 eingesetzt und nimmt in seinem Inneren die Antriebswelle auf. Durch die Spannmutter 16, welche auf das dünne Ende des Klemmkonuses 14 aufgeschraubt wird, wird der Klemmkonus 14 in die Nabe 8 hineingezogen und aufgrund seiner konischen Außenkontur gleichzeitig radial nach innen gedrückt, sodass sich die die Welle aufnehmende Durchgangsöffnung verkleinert und der Klemmkonus 14 gemeinsam mit der umgebenden Nabe 8 und damit dem gesamten Laufrad auf die Antriebswelle aufgeklemmt werden kann.For attachment to a shaft, a clamping
Ein zweites Beispiel eines strömungsführenden Bauteils gemäß der Erfindung wird anhand der Figuren 3 bis 5 beschrieben, welche einen Leitapparat 17 zeigen.A second example of a fluid-conducting component according to the invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5, which show a
Auch dieser Leitapparat 17 ist zweiteilig ausgebildet. Die
Am Außenumfang der Deckscheibe 20 schließt sich ferner ein axial erstreckender Ring 26 an, welcher das umfängliche Gehäuse des Leitapparates bildet und zur Verbindung mit einem Pumpengehäuse 28, welches in
In ihrem Zentralbereich weist die Deckscheibe 20 eine Öffnung 30 auf, welche die Austrittsöffnung des Leitapparates 17 bildet. Die Öffnung 30 hat einen Durchmesser, welcher größer als der Durchmesser des Lagerhaltes 24 ist, sodass sich die Schaufeln 22 in radialer Richtung über den Außenumfang der Öffnung 30 hinaus nach innen erstrecken. Radial nach außen beabstandet umgibt die Öffnung 30 ein Anlagering, welcher zur Aufnahme eines Dichtelementes 34 dient. Der Anlagering 32 erstreckt sich als zylindrischer Ring in axialer Richtung ausgehend von der Deckscheibe 20 in entgegengesetzter Richtung zu den Schaufeln 22.In its central region, the
An dem der Deckscheibe 20 axial entgegengesetzten Ende der Schaufeln 22 ist im Zentralbereich ein Kragen 36 ausgebildet, welcher sich von dem Lagerhalter 24 im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Dabei erstreckt sich der Kragen 36 über die Längskanten der Schaufeln 22 und bildet somit einen Teil einer zweiten Deckscheibe des Leitapparates 17. Der Kragen 36 hat dabei einen Außendurchmesser, welcher dem Innendurchmesser der Öffnung 30 entspricht. Der Außendurchmesser könnte jedoch auch kleiner als der Innendurchmesser der Öffnung 30 sein. Beides bewirkt, dass die Deckscheibe 20 und der Kragen 36 sich in radialer Richtung nicht überdecken. So weist der erste Teil 18 des Leitapparates keine Hinterschneidungen auf, sodass eine Formgebung in einem zweiteiligen Werkzeug möglich ist. Der erste Teil 18 des Leitapparates 17 wird vollständig in Metallpulverspritzguss als einstückiges Bauteil gefertigt. D.h. die erste Deckscheibe 20 mit den Schaufeln 22, dem Lagerhalter 24, dem Ring 26, dem Anlagering 32 und dem Kragen 36 wird einstückig in einem Arbeitsgang als Metallpulverspritzgussteil gefertigt.At the
Der zweite Teil 38 des Leitapparates 17, welcher in montiertemZustand in
Auch bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel, d.h. dem Leitapparat 17 ist zu erkennen, dass das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Konstruktion es ermöglicht, die komplexen bzw. komplizierten Geometrien des Leitapparates 17 im Metallpulverspritzguss auszubilden, und die Kombinationen mit einem zweiten Teil, einem Blechteil, es dabei aber ermöglicht, das dieser erste Teil 18, welches im Metallpulverspritzguss gefertigt wird, ohne größere Hinterschneidungen oder Hohlräume ausgebildet werden kann. So wird ein einfaches Spritzgießen möglich. Der zweite Teil 38, welcher dann an den ersten Teil 18 angeschweißt wird, ist von seiner Geometrie sehr einfach, sodass er einfach aus Blech gefertigt werden kann.Also in this second embodiment, i. it can be seen that the method according to the invention or the construction according to the invention makes it possible to form the complex or complicated geometries of the
In
- 2 -2 -
- Erste DeckscheibeFirst cover disc
- 4 -4 -
- Zweite DeckscheibeSecond cover disk
- 6 -6 -
- Schaufelnshovel
- 8 -8th -
- Nabehub
- 10 -10 -
- Vorsprüngeprojections
- 12 -12 -
- Kragencollar
- 14 -14 -
- Klemmkonusclamping cone
- 16 -16 -
- Spannmutterlocknut
- 17 -17 -
- Leitapparatdiffuser
- 18 -18 -
- Erster TeilFirst part
- 20 -20 -
- Deckscheibecover disc
- 22 -22 -
- Schaufelnshovel
- 24 -24 -
- Lagerhalterstorekeeper
- 26 -26 -
- Ringring
- 28 -28 -
- Pumpengehäusepump housing
- 28a -28a -
- Gehäuseteilhousing part
- 28b -28b -
- Gehäuseteilhousing part
- 30 -30 -
- Öffnungopening
- 32 -32 -
- AnlageringAnlagenring
- 34 -34 -
- Dichtelementsealing element
- 36 -36 -
- Kragencollar
- 38 -38 -
- Zweiter TeilSecond part
- 40 -40 -
- Vorsprüngeprojections
- 42 -42 -
- Vorsprunghead Start
- X -X -
- Pumpenlängsachsepumps longitudinal axis
Claims (13)
- A flow-leading component of a pump which is designed as a pump impeller of a centrifugal pump assembly and is composed of at least two parts, characterised in that a first part (2; 18) of the component is manufactured with metal powder injection moulding, and a second part (4; 38) of the component is manufactured of sheet metal or as a plastic moulded part, wherein the first and the second part are assembled in a manner such that required cavities or undercuts in the flow-leading component are formed between them.
- A flow-leading component according to claim 1, characterised in that the first (2; 18) and the second part (4; 38) are connected to one another in a fixed manner, in particular are welded to one another.
- A flow-leading component according to claim 1 or 2, characterised in that the first part (2; 18) which is manufactured with metal powder injection moulding comprises one or more blades (6; 22) for leading the flow.
- A flow-leading component according to one of the preceding claims, characterised in that the first part (2) is a first cover plate which is manufactured as one piece with the blades (6) of the pump impeller by metal powder injection moulding, and the second part (4) is a second cover plate which is manufactured from sheet metal.
- A flow-leading component according to one of the preceding claims, characterised in that the first part (2) comprises a hub (8) which is manufactured as one piece with the cover plate and the blades (6) by metal powder injection moulding.
- A flow-leading component according to claim 5, characterised in that the hub (8) comprises a thread which is formed directly on the hub (8) by the metal powder injection moulding.
- A flow-leading component of a pump which is designed as a pump guide vane for a multi-stage centrifugal pump and is composed of at least two parts, characterised in that a first part (2;18) of the component is manufactured with metal powder injection moulding, and a second part (4; 38) of the component is manufactured of sheet metal or as a plastic moulded part, wherein the first and the second part are assembled in a manner such that required cavities or undercuts in the flow-leading component are formed between them.
- A flow-leading component according to claim 7, characterised in that the first part (18) is a first cover plate which is manufactured as one piece with the blades (22) of the guide vane by metal powder injection moulding, and the second part (28) is a second cover plate which is manufactured of sheet metal.
- A flow-leading component according to claim 7 or 8, characterised in that the first part (18) is a first cover plate with which an axially extending bearing-contact ring (32) which is designed for bearing-contact with a sealing insert (34), is formed as one piece by metal powder injection moulding.
- A flow-leading components according to one of the claims 7 to 9, characterised in that the pump guide vane comprises at least one radially outwardly directed projection, by way of which the guide vane may be fixed between two parts (28a, 28b) of a pump housing (28).
- A flow-leading component according to one of the claims 7 to 10, characterised in that the first (2; 18) and the second part (4; 38) are connected to one another in a fixed manner, in particular are welded to one another.
- A flow-leading component according to one of the claims 7 to 11, characterised in that the first part (2; 18) which is manufactured with metal powder injection moulding comprises one or more blades (6; 22) for leading the flow.
- A pump assembly, in particular a single-stage or multi-stage centrifugal pump assembly, characterised in that it comprises at least one flow-leading component according to one of the preceding claims.
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