EP2232080B1

EP2232080B1 - Laufrad für eine pumpe

Info

Publication number: EP2232080B1
Application number: EP09703931A
Authority: EP
Inventors: Gerald Feichtinger; Martin Schober
Original assignee: Bitter Engineering & Systemtechnik GmbH
Current assignee: Bitter Engineering & Systemtechnik GmbH
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: ATE549517T1; US20100316497A1; BRPI0906780A2; BRPI0906780B1; AT506342B1; AT506342A1; WO2009092711A1; EP2232080A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufrad (5) für eine Pumpe, insbesondere für eine Kühlwasserpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem Laufradkörper (5a) mit einer Nabe (11), einer saugseitigen Deckscheibe (14) mit einer zentralen Öffnung (15) zum Ansaugen eines Fördermediums und mit mindestens einer Schaufel (13), die mit der saugseitigen Deckscheibe (14) einstückig verbunden ist und die einen inneren Abschnitt (13a) im Bereich der zentralen Öffnung (15) und einen äußeren Abschnitt (13b) im Bereich der saugseitigen Deckscheibe (14) aufweist, wobei die Schaufel (13) im inneren Abschnitt (13a) dreidimensional gekrümmt und im äußeren Abschnitt (13b) im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist. Um sowohl eine einfache Herstellbarkeit, als auch einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Laufrad (5) eine druckseitige Deckscheibe (24) aufweist, welche als separater Teil ausgebildet und fest mit dem Laufradkörper (5a) drehverbunden ist und dass die druckseitige Deckscheibe (24) auf der der Schaufel (13) zugewandten Seite (24a) zumindest eine entsprechend der Stirnfläche (22) und dem Profil der Schaufel (13) geformte nutartige Vertiefung (26) für die Schaufel (13) zur formschlüssigen Verbindung mit dieser aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für eine Pumpe, insbesondere für eine Kühlwasserpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem Laufradkörper mit einer Nabe, einer saugseitigen Deckscheibe mit einer zentralen Öffnung zum Ansaugen eines Fördermediums und mit mindestens einer Schaufel, die mit der saugseitigen Deckscheibe einstückig verbunden ist und die einen inneren Abschnitt im Bereich der zentralen Öffnung und einen äußeren Abschnitt im Bereich der saugseitigen Deckscheibe aufweist, wobei die Schaufel im inneren Abschnitt dreidimensional gekrümmt und im äußeren Abschnitt im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist, wobei das Laufrad in einem Gussverfahren hergestellt ist und jede Schaufel frei von Überdeckungen und Hinterschneidungen ist.
Die Laufräder von Radialpumpen, wie sie etwa als Kühlwasserpumpen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, sind überwiegend als sogenannte geschlossene zweidimensionale Laufräder ausgebildet. Dies bedeutet, dass Schaufeln zwischen zwei Deckscheiben eingeschlossen sind, wodurch sich innerhalb des Laufrades geschlossene Strömungskanäle ausbilden. Solche geschlossenen Laufräder ermöglichen die Erzielung von guten Pumpenwirkungsgraden. Nachteilig ist jedoch, dass die Herstellung solcher Laufräder aufwändig ist. Eine solche Herstellung kann beispielsweise in zweiteiliger Form dadurch erfolgen, dass einerseits eine Deckscheibe mit daran angeformten Schaufeln und andererseits die andere Deckscheibe getrennt voneinander hergestellt werden und zum endgültigen Laufrad verbunden werden. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der US 2,710,580 A gezeigt. Es ist aber auch möglich, ein solches Laufrad einstückig in einem Gießverfahren herzustellen, wobei jedoch dabei eine aufwändige mehrteilige Gießform erforderlich ist, die mit einer Mehrzahl von Schiebern ausgestattet ist, die die Fließkanäle ausformen. Die lediglich zweidimensional gekrümmten Schaufeln ermöglichen allerdings nur einen begrenzten Wirkungsgrad.
Um die Herstellung eines solchen Laufrades einfach und kostengünstig gestalten zu können, ist es wünschenswert ein Laufrad zu entwerfen, das mit einer einfachen zweiteiligen Gießform hergestellt werden kann. Die DE 40 40 200 A zeigt eine solche Lösung, bei der das Laufrad eine druckseitige Deckscheibe und eine saugseitige Deckscheibe aufweist, zwischen denen die Schaufeln angeordnet sind, wobei die saugseitige Deckscheibe eine zentrale Öffnung aufweist. Zwischen den Deckscheiben sind die Schaufeln angeordnet, wobei die saugseitige Deckscheibe eine zentrale Öffnung aufweist, deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der druckseitigen Deckscheibe. Sofern die Schaufeln ohne Hinterschneidungen ausgebildet sind, kann ein solches Laufrad in einer zweiteiligen Form hergestellt werden, da die Entformung problemlos möglich ist. Nachteilig bei einem solchen Laufrad ist jedoch, dass der Wirkungsgrad aufgrund der zwingenden geometrischen Bedingungen relativ bescheiden und wesentlich geringer als bei geschlossenen zweidimensionalen Laufrädern ist.
Des weiteren ist es bekannt, durch den Einsatz von dreidimensional gekrümmten Schaufeln den Pumpenwirkungsgrad von Radialpumpen oder Axialpumpen verbessern zu können. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der DE 100 50 108 A beschrieben. Die Herstellung solcher Laufräder ist jedoch äußerst schwierig und aus kosten- und prozesstechnischen Gründen für den Einsatz in der Massenproduktion nicht geeignet. Die DE 197 42 023 A offenbart ein aus mehreren Segmenten zusammengesetztes Laufrad, bei dem die einzelnen Teile zwar leicht herstellbar sind, das jedoch insgesamt komplex und entsprechend aufwändig ist. Ein weiteres Laufrad mit insgesamt dreidimensional gekrümmten Schaufeln ist in der JP 59-165895 A beschrieben. Auch hier ist die Herstellung entsprechend aufwändig.
Die DE 197 42 023 A offenbart ein Laufrad für eine Pumpe mit räumlich gekrümmten Schaufeln, die zur vereinfachten Herstellung aus mehreren radialen Segmenten zusammengesetzt ist. Zusätzlich dazu wird eine Deckscheibe aufgesetzt, so dass ein geschlossenes Laufrad entsteht. Die obigen Ausführungen gelten sinngemäß.
In der EP 1 552 161 B1 ist ein Laufrad für eine Pumpe beschrieben, welches eine saugseitige Deckscheibe mit einer zentralen Öffnung zum Ansaugen eines Fördermediums und mindestens eine mit der saugseitigen Deckscheibe einstückig verbundene Schaufel aufweist. Im inneren Abschnitt im Bereich einer zentralen Öffnung der saugseitigen Deckscheibe sind die Schaufeln dreidimensional gekrümmt und im äußeren Abschnitt im Bereich der saugseitigen Deckscheibe zweidimensional gekrümmt. Dadurch kann das Laufrad leicht hergestellt werden und ein für ein offenes Laufrad hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Da das Laufrad druckseitig offen ausgebildet ist, kann es durch Verwirbelung zu entscheidenden Verlusten kommen, insbesondere wenn zwischen Laufradwelle und dem Gehäuse druckseitig ein ringförmiger Totraum im Pumpengehäuse ausgebildet ist.
Aus der DE 38 39 190 C1 ist ein aus mehreren Einzelteilen zusammengesetztes Laufrad für Strömungsmaschinen bekannt, dessen Schaufeln mit Hilfe eines Ringelementes oder an den einzelnen Schaufeln angebrachten Ringelementteilen direkt im stirnseitigen Bereich einer Laufradnarbe festgelegt werden. Das Laufrad weist eine saugseitige Deckscheibe und eine druckseitige Deckscheibe auf.
Die WO 89/02538 A1 beschreibt ein aus mehreren Blechteilen zusammengesetztes Kreiselpumpenlaufrad. Zur Erzielung einer steifen Konstruktion sind die energieübertragenden Schaufeln ausschließlich an einer kräfteübertragenden Deckscheibe befestigt. Den Eintrittsbereich des Laufrades bildet ein Saugmund, welcher als Einzelteil ausgebildet ist, die Schaufelanfänge überdeckt und an diesen befestigt ist. Eine die Schaufelkanäle abdeckende schaufellose Deckscheibe ist zwischen dem Laufradaustritt und dem maximalen Durchmesser des Saugmundes an den Schaufeln befestigt.
Aus der EP 0 284 246 A1 ist ein mehrteiliges Kreiselpumpenlaufrad bekannt, welches Laufschaufeln mit einer druckseitigen Deckscheibe und einer saugseitigen Deckscheibe aufweist, wobei die saugseitige Deckscheibe als einzelnes Teil ausgebildet und mit dem Laufrad verbunden ist.
Die US 2007/0147999 A beschreibt ein Laufrad für eine Pumpe mit einem aus dem vollen aus Metall gefrästen Laufradhauptkörper mit Laufschaufeln, welcher eine zweiteilige druckseitige Abdeckung bestehend aus einer ringförmigen Nabenabdeckung und einen Nabenteil aufweist. Die Abdeckung ist mit dem Laufradhauptkörper fest verbunden. Eine Überdeckungs- und Hinterschneidungsfreiheit ist durch das spannabhebende Herstellungsverfahren nicht erforderlich und nicht vorgesehen. Da sich die Laufschaufeln im Saugmundbereich überdecken, ist für die Herstellung eine 5-Achsenfräsmaschine erforderlich, wodurch relativ hohe Herstellungskosten für das Laufrad entstehen. Eine kostengünstige Großserienfertigung ist damit nicht möglich.
Die EP 1 533 104 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Laufrades für eine Kreiselpumpe, wobei ein erstes Teil, das aus einer druckseitigen Deckscheibe mit Anschlussstück für den Antrieb besteht, an welcher an ihrer den Anschlussstück abgewandten Seite Schaufeln angeordnet sind, als Einzelteil aus Kunststoff in einem Spritzgießverfahren hergestellt wird. Anschließend wird ein zweites Teil aus Kunststoff, das eine saugseitige Deckscheibe darstellt und an seiner Innenseite mit Nuten versehen ist, die komplementär zu den der druckseitigen Deckscheibe abgewandten Kanten der Schaufeln ausgebildet sind, auf das erste Teil aufgesetzt. Dabei greift jede der der druckseitigen Deckscheibe abgewandten Kanten der Schaufeln in eine komplementär ausgebildete Nut der saugseitigen Deckscheibe ein, wodurch eine Verbindung des ersten Teiles mit dem zweiten Teil erfolgt. Die beiden Teile werden durch Kleben und/oder Ultraschall- oder Laserschweißen miteinander verbunden. Nachteilig ist, dass aufgrund der Überdeckung der Laufradschaufeln ein aufwändiges Werkzeug mit Klapp- und Schraubschieber erforderlich ist, wobei die Anzahl der Kavitäten auf 2 beschränkt ist. Dies bewirkt einen relativ hohen Teilepreis. Auf Grund der Zwangsbedingung, dass die Schaufeln in die Nuten der saugseitigen Deckscheibe eingreifen, müssen diese komplementär zu den Schaufeln, aber gleichzeitig entformbar ausgeführt werden. Dabei sind Bauteilpassungen und Entformschrägen einzuhalten, wodurch im strömungstechnisch besonders sensiblen Einströmkanal Spalte und Kanten entstehen. Dies bewirkt einen relativ schlechten Wirkungsgrad und verschlechtert auch das Kavitationsverhalten auf Grund von Verwirbelungen im kritischen Einströmbereich des Laufrades. Wegen dem offenen Saugmund ist der Formschlussbereich zwischen Nuten und Schaufeln im Vergleich zur radialen Erstreckung der Schaufeln sehr klein, wobei aus gusstechnischen Gründen auch die Wandstärke und somit die Nuttiefe begrenzt ist. Dies bewirkt auch deutliche Einschränkungen bei der Gestaltung der saugseitigen Deckscheibe und der Einhaltung der für den jeweiligen Auslegungsförderstrom berechneten Laufradeintrittswinkel.
Die Veröffentlichung US 4,720,242 A zeigt ein Laufrad für eine Kreiselpumpe, welche in einem Blechverarbeitungsprozess hergestellt ist. Der Laufradhauptkörper wird durch eine druckseitige Deckscheibe und Laufschaufeln gebildet, wobei die druckseitige Deckscheibe und die Laufradschaufeln nicht einstückig sind. Ein Teilbereich der zweidimensional gekrümmten Laufschaufeln ist beweglich gestaltet.
Aus der EP 0 241 659 A ist ein Laufrad für eine Radialpumpe bekannt, welches aus einem gieß- oder spritzbaren Polymerenwerkstoff gebildet ist und aus zwei im Abstand voneinander angeordneten im Wesentlichen radial gerichteten Scheiben besteht, welche durch zweidimensional gekrümmte Schaufeln miteinander verbunden sind. Die druckseitige Deckscheibe ist dabei zweiteilig ausgeführt, wobei ein Teil durch den einen Nabenteil ausbildenden Laufradhauptkörper und der zweite Teil durch einen Verschlussring gebildet ist. Die Verbindung der beiden Teile erfolgt stoffschlüssig oder formschlüssig.
Weiters wird auch durch die US 3,107,627 A ein Pumpenlaufrad geoffenbart, welches durch einen blechverarbeitenden Herstellprozess gefertigt ist. Die als Einzelteile ausgebildeten Laufschaufeln sind durch Löten mit einem druck- und saugseitigen Blech verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einfacher Herstellbarkeit des Laufrades eine Verbesserung des Wirkungsgrades im Vergleich zu bekannten Laufradausführungen zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Laufrad eine druckseitige Deckscheibe aufweist, welche als separater Teil ausgebildet und fest mit dem Laufradkörper drehverbunden ist und dass die druckseitige Deckscheibe auf der der Schaufel zugewandten Seite zumindest eine entsprechend der Stirnfläche und dem Profil der Schaufel geformte nutartige Vertiefung für die Schaufel zur formschlüssigen Verbindung mit dieser aufweist. Dadurch kann das Laufrad mit zwei- und dreidimensional wirkungsgradoptimal geformten Laufschaufeln auf einfache Weise hergestellt werden, wobei durch die druckseitige Abdeckung des Laufrades Strömungsverluste zu Folge Verwirbelungen vermieden werden. Das erfindungsgemäße Laufrad vereinigt somit die Vorteile von halboffenen Laufrädern mit dreidimensional gekrümmten Schaufeln mit geschlossenen Laufrädern. Durch die halboffene Bauweise des Laufrades lassen sich dreidimensional gekrümmte Laufschaufelstrukturen auch in der Massenfertigung problemlos herstellen. Danach wird das Laufrad mit der druckseitigen Deckscheibe drehfest verbunden, so dass geschlossene, räumlich gekrümmte Strömungskanäle im Laufrad entstehen.
Durch die Vertiefungen wird mit einfachen Mitteln eine drehsichere Verbindung zwischen den beiden Teilen des Laufrades ermöglicht.
Wenn die Schaufeln im inneren Abschnitt frei von Überdeckungen und Hinterschneidungen sind, das heißt, wenn die Hinterkante einer Schaufel in axialer Betrachtung vor der Vorderkante der nächsten Schaufel liegt, dann kann das Laufrad in einer zweiteiligen Form hergestellt werden und durch einfache translatorische Bewegungen der beiden Formhälften entformt werden.
Auf diese Weise kann das Laufrad in einfacher Weise, beispielsweise in einem Druckgussverfahren oder auch in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, Stahlguss oder Graugussverfahren einzusetzen.
Bei Pumpen, bei denen zwischen Laufradwelle und Pumpengehäuse auf der Druckseite des Laufrades ein ringförmiger Totraum ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser der druckseitigen Deckscheibe mindestens den Durchmesser eines angrenzenden Ringraumes entspricht, welcher zwischen Laufradwelle und Gehäuse gebildet ist. Wird der Ringraum durch eine Wellendichtung seitlich begrenzt, so kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser der druckseitigen Deckscheibe im Wesentlichen dem Durchmesser einer den Ringraum begrenzenden Wellendichtung entspricht.
Eine herstellungsmäßig besonders einfache Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die druckseitige Deckscheibe plan ausgeführt ist.
Ein besonders hoher Wirkungsgrad lässt sich dagegen erzielen, wenn die druckseitige Deckscheibe auf der den Laufschaufeln zugewandten Seite konkav gekrümmt ausgeführt ist. Um Gewicht und Herstellungskosten des Laufrades möglichst gering zu halten, entspricht die Wandstärke der druckseitigen Deckscheibe etwa der Wandstärke der saugseitigen Deckscheibe.
Ausgangsseitige Druckverluste können möglichst klein gehalten werden, wenn der Durchmesser der druckseitigen Deckscheibe im Wesentlichen dem Durchmesser der saugseitigen Deckscheibe entspricht. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Strömungsfläche der druckseitigen Deckscheibe verlaufend mit der Seitenfläche der ausgangsseitigen Druckspirale ausgebildet ist.
Besonders günstig zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist, wenn an der Deckscheibe im Bereich der Öffnung ein axialer Vorsprung vorgesehen ist, der in Richtung der Saugseite vorragt. Auf diese Weise ist es möglich, den strömungstechnisch besonders kritischen Einlaufbereich optimal auszubilden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer ersten Ausführungsvariante;
Fig. 2: eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer zweiten Ausführungsvariante;
Fig. 3: das Laufrad aus Fig. 2 in einer saugseitigen Schrägansicht;
Fig. 4: das Laufrad in einer druckseitigen Schrägansicht;
Fig. 5: eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer dritten Ausführungsvariante;
Fig. 6: das Laufrad in einer saugseitigen Schrägansicht;
Fig. 7: das Laufrad in einer druckseitigen Schrägansicht;
Fig. 8: eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer vierten Ausführungsvariante;
Fig. 9: das Laufrad aus Fig. 8 in einer saugseitigen Schrägansicht;
Fig. 10: eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer fünften Ausführungsvariante;
Fig. 11: das Laufrad aus Fig. 10 in einer druckseitigen Schrägansicht; und
Fig. 12: das Laufrad in einer Explosionsdarstellung.

Die in den Figuren dargestellten Radialpumpen bestehen jeweils aus einem nur teilweise dargestellten Gehäuse 1, mit einem Lagerteil 2 und einer Gehäuseaußenwand 23. Durch ein nur schematisch dargestelltes Lager 3 ist eine Pumpenwelle 4 gelagert, an deren einem Ende ein Laufrad 5 befestigt ist. An der Gehäusewand 23 ist ein Pumpendeckel 7 befestigt, der den Saugraum 8 der Pumpe umschließt. In Radialrichtung außerhalb des Laufrades 5 ist der Druckraum 9 der Pumpe angeordnet. Eine beispielsweise als Gleitringdichtung ausgeführte Wellendichtung 10 dichtet Saugraum 8 und Druckraum 9 gegenüber dem Lagerteil 2 ab.
Das Laufrad 5 weist einen Laufradkörper 5a mit einer Nabe 11 auf, die mit der Laufradwelle 4 drehfest verbunden ist. Vom äußeren Umfang der Nabe 11 gehen Schaufeln 13 aus, die zur Förderung des Fördermediums ausgebildet sind. Die Schaufeln 13 sind einstückig mit einer saugseitigen Deckscheibe 14 verbunden, die eine zentralen Öffnung 15 aufweist, durch die Fördermedium angesaugt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der an sich halboffen ausgeführte Laufradkörper 5a mit einer druckseitigen Deckscheibe 24 drehfest verbunden. Die druckseitige Deckscheibe 24 kann dabei mittels eines Presssitzes mit dem Laufradkörper 5a verbunden sein. Die Wandstärke s₁ der druckseitigen Deckscheibe 24 entspricht dabei etwa der Wandstärke s₂ der saugseitigen Deckscheibe 14. Die Größe und die Form der druckseitigen Deckscheibe 24 ist in den in den Fig. 1 bis Fig. 11 dargestellten Ausführungsvarianten unterschiedlich.
Die Schaufeln 13 besitzen einen inneren Abschnitt 13a im Bereich der Öffnung 15 und einen äußeren Abschnitt 13b im Bereich der saugseitigen Deckscheibe 14. Der Durchmesser d der Öffnung 15 beträgt im Ausführungsbeispiel etwa die Hälfte des Durchmessers D des Laufrades 5.
Der innere Abschnitt 13a der Schaufeln 13 ist schneckenförmig gekrümmt, jedoch in axiale Richtung frei von Überlappungen oder Überschneidungen, um eine einfache Entformbarkeit sicherzustellen. Im äußeren Abschnitt 13b besitzen die Schaufeln 13, abgesehen von eventuellen Gussschrägen, einen rechteckigen Querschnitt, der rechtwinkelig auf die saugseitige Deckscheibe 14 steht, um auch hier eine einfache Entformbarkeit zu sichern.
Eine konvexe Oberfläche 16 der Schaufeln 13 erstreckt sich glattflächig vom inneren Abschnitt 13a zum äußeren Abschnitt 13b. Der konvexen Oberfläche 16 gegenüberliegend ist eine konkave Oberfläche 17 ausgebildet. In der konkaven Oberfläche 17 ist vom inneren Abschnitt 13a zum äußeren Abschnitt 13b eine Kante 18 ausgebildet, die gusstechnisch erforderlich ist. Die saugseitige Deckscheibe 14 ist im Übergang zur Öffnung 15 bei 20 verrundet, um eine optimale Strömungsumlenkung zu erreichen. Ein axialer Vorsprung 21 im Bereich der Öffnung 15 ermöglicht eine mögliche Strömungsoptimierung. Im äußeren Abschnitt 13b weisen die Schaufeln 13 an der Druckseite eine Stirnfläche 22 auf, die - zumindest teilweise - die Auflage für die druckseitige Deckscheibe 24 bildet. Die Stirnfläche 22 kann in einer zur Achse 5' des Laufrades 5 senkrechten Ebene liegen (Fig. 1, sowie Fig. 5 bis Fig. 7) oder zur druckseitigen Deckscheibe 24 hin konvex gekrümmt sein.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung, bei der der Durchmesser d₁ der druckseitigen Deckscheibe 24 im Wesentlichen dem Durchmesser der Wellendichtung 10 entspricht, welche in einem zwischen der Laufradwelle 4 und dem Gehäuse 2 aufgespannten Ringraum 25 angeordnet ist. Durch die druckseitige Deckscheibe 24 werden Verwirbelungen im Ringraum 25 durch das Laufrad 5 vermieden.
Fig. 2 zeigt eine Ausführung, bei der die druckseitige Deckscheibe 24 leicht bombiert und zur Bildung von Strömungskanälen an der den Schaufeln 13 zugewandten Seite 24a leicht konkav ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, die Strömungsverluste zu senken.
Die Fig. 5 bis Fig. 11 zeigen Ausführungen, bei denen der Durchmesser d₁ der druckseitigen Deckscheibe 24 etwa gleich ist wie der Durchmesser d₂ der saugseitigen Deckscheibe 14. Die druckseitige Deckscheibe 24 weist dabei einen wesentlich größeren Durchmesser auf als der Ringraum 25. Dadurch können Strömungsverluste in Folge von Verwirbelungen und Ablösungen auf der Druckseite des Laufrades 5 weiter vermindert werden.
Während in Fig. 5 die druckseitige Deckscheibe 24 plan ausgebildet ist, ist auch in den Fig. 8 und Fig. 10 die druckseitige Deckscheibe 24 auf der dem Laufrad zugewandten Seite konkav entsprechend den Strömungskanälen des Laufrades 5 geformt, um Strömungsablösungen innerhalb des Laufrades 5 zu vermeiden.
Wie aus den Fig. 10 und Fig. 12 ersichtlich ist, weist die druckseitige Deckscheibe 24 an der den Schaufeln 13 zugewandten Seite 24a entsprechend den Stirnflächen 22 der Schaufeln 13 geformte Vertiefungen 26 auf. Beim Zusammenbau des Laufrades 5 und der druckseitigen Deckscheibe 24 kommen die Stirnseiten 22 der Schaufeln 13 in den Vertiefungen 26 der druckseitigen Deckscheibe 24 zu liegen, wodurch eine formschlüssige Drehverbindung des Laufrades 5 und der druckseitigen Deckscheibe 24 hergestellt wird, wobei Laufrad 5 und die druckseitige Deckscheibe 24 durch eine Pressverbindung miteinander verbunden sein können.
Mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Laufrad 5 können Pumpen mit äußerst hohem Wirkungsgrad kostengünstig hergestellt werden, der den Wirkungsgrad von Pumpen mit geschlossenen Laufrädern mit zweidimensionalen Schaufeln übertrifft. Dabei ist das Laufrad 5 aufgrund seiner einfachen Entformbarkeit gusstechnisch sehr leicht herzustellen. Überdies hat ein solches Laufrad 5 hervorragende Kavitationseigenschaften.
Aufgrund der druckseitigen Deckscheibe eignet sich das erfindungsgemäße Laufrad 5 vorzüglich zum Umbau und zur Aufrüstung von Pumpen mit relativ großem Ringraum 25, ohne dass das Pumpengehäuse 2 getauscht oder verändert werden muss.

Claims

Laufrad (5) für eine Pumpe, insbesondere für eine Kühlwasserpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem Laufradkörper (5a) mit einer Nabe (11), einer saugseitigen Deckscheibe (14) mit einer zentralen Öffnung (15) zum Ansaugen eines Fördermediums und mit mindestens einer Schaufel (13), die mit der saugseitigen Deckscheibe (14) einstückig verbunden ist und die einen inneren Abschnitt (13a) im Bereich der zentralen Öffnung (15) und einen äußeren Abschnitt (13b) im Bereich der saugseitigen Deckscheibe (14) aufweist, wobei die Schaufel (13) im inneren Abschnitt (13a) dreidimensional gekrümmt und im äußeren Abschnitt (13b) im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist, wobei das Laufrad (5) in einem Gussverfahren hergestellt ist und jede Schaufel (13) frei von Überdeckungen und Hinterschneidungen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (5) eine druckseitige Deckscheibe (24) aufweist, welche als separater Teil ausgebildet und fest mit dem Laufradkörper (5a) drehverbunden ist, dass die eine druckseitige Deckscheibe (24) auf der der Schaufel (13) zugewandten Seite (24a) zumindest eine entsprechend der Stirnfläche (22) und dem Profil der Schaufel (13) geformte nutartige Vertiefung (26) für die Schaufel (13) zur formschlüssigen Verbindung mit dieser aufweist.
Laufrad (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der druckseitigen Deckscheibe (24) mindestens dem Durchmesser eines angrenzenden Ringraumes (25) entspricht, welcher zwischen Laufradwelle (4) und Gehäuse (1) gebildet ist.
Laufrad (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d₁) der druckseitigen Deckscheibe (24) im Wesentlichen dem Durchmesser einer den Ringraum (25) begrenzenden Wellendichtung (10) entspricht.
Laufrad (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d₁) der druckseitigen Deckscheibe (24) im Wesentlichen dem Durchmesser (d₂) der saugseitigen Deckscheibe (14) entspricht.
Laufrad (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die druckseitige Deckscheibe (24) plan ausgeführt ist.
Laufrad (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die druckseitige Deckscheibe (24) auf der der Schaufel (13) zugewandten Seite (24a) konkav gekrümmt ausgeführt ist.
Laufrad (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaufel (13) im Bereich der saugseitigen Deckscheibe (14) zweidimensional gekrümmt und rechtwinkelig zur Ebene der saugseitigen Deckscheibe (14) ist.
Laufrad (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (s₁) der druckseitigen Deckscheibe (24) im Wesentlichen der Wandstärke (s₂) der saugseitigen Deckscheibe (24) entspricht.