EP3234371A1 - Kreiselpumpenlaufrad - Google Patents

Kreiselpumpenlaufrad

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EP3234371A1
EP3234371A1 EP15813022.9A EP15813022A EP3234371A1 EP 3234371 A1 EP3234371 A1 EP 3234371A1 EP 15813022 A EP15813022 A EP 15813022A EP 3234371 A1 EP3234371 A1 EP 3234371A1
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EP
European Patent Office
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impeller
centrifugal pump
metallic
hub
hub part
Prior art date
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Application number
EP15813022.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3234371B1 (de
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Ralf Kramme
Christian Schmidt
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KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB AG
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Publication date
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Publication of EP3234371B1 publication Critical patent/EP3234371B1/de
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/026—Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/20—Mounting rotors on shafts
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/2222—Construction and assembly
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
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    • F05D2300/226—Carbides
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F05D2300/6033—Ceramic matrix composites [CMC]

Definitions

  • the invention relates to a Kreiselpumpeniaufrad with a non-metallic impeller part and connected to the impeller part metallic hub part, which is arranged on a shaft.
  • centrifugal pump impellers are usually mounted for a while by being pushed with their hub bore onto a shaft end and pressed by a nut against a collar of the shaft.
  • Such a fastening method is unfavorable in centrifugal pump impellers according to the preamble of the invention, since they comprise a non-metallic impeller part.
  • Many non-metallic materials, such as polymer casting or plastic, tend to flow under pressure.
  • no hub part is used.
  • an intermediate flange is used.
  • This intermediate flange is arranged between the shaft end and the impeller.
  • the impeller and the intermediate flange are provided with a bore, in the bore a bolt is arranged, which is provided at one end with a head and at the other end with a thread on which a nut is screwed. By turning a nut on the thread, the impeller and the intermediate flange are braced against each other.
  • the intermediate flange in turn is connected to the shaft via a screw connection.
  • the shaft is formed at one end with a flange, in which the holes for the screw between flange and shaft are arranged.
  • This construction of the attachment by means of an intermediate flange is very complicated and bulky, since the intermediate flange, in contrast to a Nabenteii is not arranged on the shaft, but is placed at the shaft end between the shaft and the impeller.
  • DE 2 319 463 describes a rotor for a pump for cooling internal combustion engines.
  • the rotor consists of a metallic hub part, which is pushed onto the shaft in a press fit. On this metallic hub part of Laufradteii is poured.
  • the impeller part consists of a thermosetting resin mixture. Also in this construction, a non-detachable, solid bond between hub part and impeller part is made.
  • the object of the invention is to provide a centrifugal pump impeller, which can be repaired inexpensively in the event of signs of wear and tear. In addition, the installation work should be carried out quickly and inexpensively.
  • the centrifugal pump impeller should be able to be manufactured with a low cost and thereby have a high quality.
  • the non-metallic impeller part is not poured around the metallic hub part around. Instead, impeller part and hub part are releasably connected to each other via driver elements.
  • the hub part is preferably an integrally formed metallic component.
  • the driver elements are formed in several parts. Preferably, it is a two-part design.
  • the driver elements preferably each have a sleeve and a connecting element with which a reliable screw connection can be produced.
  • the sleeves are arranged in recesses on an end face, in particular on the welien Schonde front side of the impeller part.
  • the recesses are preferably bores which are introduced into the nonmetallic impeller part, in particular round bores being suitable.
  • a plurality of bores on the front side for example in the region of the Supiatte, the impeller part can be introduced along a circular arrangement.
  • the number of holes corresponds to the number of blades of the impeller part.
  • the depressions are preferably introduced at positions of Rajpiatte, where attack the blades.
  • the sleeves are cast in one end face of the impeller part. This can be dispensed with the operation of drilling.
  • the sleeves have a suitable anti-rotation.
  • the connecting elements are arranged on a ring of the hub part and engage at least partially in the sleeves.
  • the connecting elements are screwed into the sleeves.
  • the connecting elements are screws.
  • the sleeves are provided with an internal thread, in which engages the external thread of the screw designed as connecting elements.
  • the screws preferably have a taper and are placed in bores on the ring of the hub part and then screwed into the sleeves.
  • the holes have complementary countersunk approaches to the cone approaches. This creates a play-free or largely play-free construction, in which the individual parts of the driver elements are detachably connected to each other.
  • a further advantage of the construction according to the invention is that no more stresses occur in the centrifugal pump impeller according to the invention, which occur in conventional centrifugal pump impellers made of polymer casting, due to the different thermal expansion values of impeller part and hub part during pouring.
  • the hub chamber has a projection which projects into the impeller part.
  • This projection is hollow cylindrical and surrounds the shaft. At this hollow cylindrical projection of the hub part is followed by the ring.
  • the ring of the hub part is aligned parallel to the shaft-side end face of the impeller part and abuts against the end face of the impeller part.
  • this extension is followed by an extension, which is likewise hollow-cylindrical and thus surrounds the shaft.
  • the metallic hub part has on its inside at least one groove in which a feather key engages, which establishes a connection between the shaft and hub part for torque transmission.
  • a disk is arranged on a shaft end for fixing the impeller part.
  • the non-metallic impeller part preferably has on the flow side a circular recess into which the disk is positioned.
  • the disc has holes, for example along its circumference. By means of suitable screws, the disc is fastened via the holes on the shaft end. As a result, the hub part and the impeller part are braced against each other.
  • the metallic hub part and the nonmetallic impeller part are connected.
  • the pre-assembled two-piece centrifugal pump impeller is pushed onto the shaft end.
  • impeller part and hub part are braced against each other by means of the disc, which is fastened to the shaft end.
  • a cap is arranged on the flow side of the disk. Since the cap comes into contact with flow medium, it is usually made of a corrosion-resistant material.
  • the impeller part consists in a particularly favorable embodiment of the invention of a ceramic material.
  • a ceramic-plastic composite material is suitable for this purpose. It proves to be particularly advantageous if this comprises silicon carbide particles which are arranged in a polymer matrix.
  • the metallic hub part is preferably made of a duplex stainless steel casting.
  • the method for manufacturing and assembling the circular pump impeller according to the invention comprises the following steps:
  • a screw lock is to be provided.
  • FIG. 1 shows an axial section through the housing of a centrifugal pump with arranged therein centrifugal pump impeller
  • Fig. 3 is an axial section through the centrifugal pump impeller on a shaft end.
  • Fig. 1 shows a centrifugal pump impeller 1, which is arranged in a housing 2 of a centrifugal pump.
  • the housing 2 comprises a suction opening 3, through which is sucked and is conveyed by means of the centrifugal pump impeller 1 in the direction of an outflow opening 4 and then leaves the centrifugal pump.
  • the centrifugal pump impeller 1 is arranged on a shaft 5.
  • the shaft 5 is rotated by a motor, not shown in rotation.
  • the torque is transmitted via two feather keys 6 on the metallic hub part 8 and the driver elements 12 on the non-metallic impeller part 7 of the centrifugal pump impeller 1.
  • the centrifugal pump impeller 1 consists of a non-metallic Laufradteii 7 and a metallic hub part 8.
  • the non-metallic impeller part 7 is made of a ceramic-plastic composite material, in the Siliziumcarbid- particles! embedded in a polymer matrix.
  • the hub part 8 is made of a duplex stainless steel casting which has a ferritic-austenitic structure.
  • the non-metallic impeller part 7 is made in one piece and is produced by casting. It has a carrier plate 9, on which blades 10 are formed.
  • the exemplary embodiment is a radial centrifugal pump impeller.
  • Fig. 2 shows an exploded perspective view of the centrifugal pump impeller 1 with the end of the shaft 5.
  • the non-metallic impeller part 7 recesses 11.
  • the depressions 11 are bores which are introduced into the impeller part 7 after or even before complete curing or, if they were already precast during the production, are then finished.
  • Fig. 3 shows that in the assembled state in the wells 1 driver elements 12 engage.
  • Each Mitêteiement 12 consists of a sleeve 13 and a Vietnamesesseiement 14.
  • the sleeve 13 is a hollow cylindrical body which is closed at one end face.
  • Each sleeve 13 has an internal thread.
  • the connecting element 14 is designed as a screw having an external thread.
  • the sleeves 13 may be cast on the Weil-side end face of the impeller part 7.
  • Fig. 2 shows that the hubbub! 8 has a ring 15 which is provided along its circumference with a plurality of holes 16.
  • the sleeves 13 are inserted into the recesses 11.
  • a suitable adhesive or epoxy resin bridges tolerances and fixes.
  • the connecting elements 14 are inserted into the bores 16 and screwed into the sleeves 13, which are arranged in the recesses 11, and secured.
  • screws 20 can be screwed into further designated threaded sleeves or threaded holes 21 in the non-metallic material of the impeller part 7 and serve as a transport lock or mounting aid, for example, if the sleeves 13 are not pressed or glued into the recesses 11 are.
  • the pre-assembled centrifugal pump impeller is pushed onto the end of the shaft 5.
  • the shaft 5 is rotatably connected to the hub part 8, wherein the feather keys 6 engage in grooves 17 of the hub part 8.
  • the grooves 17 extend in the axial direction in the interior of the hub part 8.
  • a disc 23 is fastened by means of screws 24 on the end face of the shaft 5.
  • 23 holes 25 are introduced in the disc through which the
  • Screw 24 are inserted and then engage in holes provided with an internal thread on the front side of the shaft 5.
  • the screws 24 are cylindrical screws. By tightening the screws 24, the hub part 8 and the impeller part 7 are braced against each other.
  • the cap 26 is screwed into a central bore 27, which is provided with an internal thread.
  • the cap 26 has a pin 28 which is provided with an external thread.
  • Fig. 3 shows that between the disc 23 and the impeller part 7, an elastomeric ring 29 may be arranged. By tightening the screws 24 is against this
  • FIG. 3 it can be seen that between the cap 26 and the disc 23, an O-ring 30 is arranged. There is an O-ring 31 between the cap 26 and the impeller part 7. Likewise, an O-ring 32 is disposed between the ring 15 of the hub part 8 and the surface 9 of the impeller part 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kreiselpumpeniaufrad (1) mit einem nichtmetallischen Laufradteil (7) und einem mit dem Laufradteil (7) verbundenen metallischen Nabenteil (8), das auf einer Welle (5) angeordnet ist. Erfindungsgemäß besteht zwischen Laufradteil (7) und Nabenteil (8) eine lösbare Verbindung.

Description

Kreisefpumperilaufrad
Die Erfindung betrifft ein Kreiselpumpeniaufrad mit einem nichtmetallischen Laufradteil und einem mit dem Laufradteil verbundenen metallischen Nabenteil, das auf einer Welle angeordnet ist.
Kreiselpumpenlaufräder, die vollständig aus Metall bestehen, werden gewöhnlich auf einer Weile dadurch befestigt, dass sie mit ihrer Nabenbohrung auf ein Wellenende aufgeschoben werden und durch eine Mutter gegen einen Bund der Welle gepresst werden. Eine solche Befestigungsmethode ist bei Kreiselpumpeniaufrädern gemäß dem Oberbegriff der Erfindung unvorteilhaft, da diese einen nichtmetallischen Laufradteil umfassen. Viele nichtmetallische Materialien, wie beispielsweise Polymerguss oder Kunststoff, neigen unter Druckbelastung zum Fließen.
In der DE 44 44 965 A1 wird ein Kreiselpumpenlaufrad beschrieben, das ein nichtmetallisches Laufradteil und ein metallisches Nabenteil umfasst. Nabenteile sind Bauteile die auf der Antriebswelle angeordnet sind und diese umgeben. Das Nabenteil ist mit einer zentrischen Aufnahmeöffnung versehen. Die Aufnahmeöffnung weist ein Gewinde auf, in die das Wellenende einschraubbar ist. Das Laufradteil aus einem Kunststoff ist am Nabenteil angeformt. Das Nabenteil weist dazu einen Ring auf, der perforiert ausgebildet ist und mit dem Kunststoffmateriai des Laufradteils umspritzt wird. Bei diesem Kreiselpumpeniaufrad besteht eine nicht lösbare Verbindung zwischen Nabentei! und Laufradteil. In der DD 18 758 wird eine völlig andere Möglichkeit zur Befestigung von Laufrädern aus einem keramischen Werkstoff beschrieben. Bei dieser Methode kommt, im Gegensatz zu Kreiselpumpenlaufrädern gemäß dem Oberbegriff der Erfindung, kein Nabenteil zum Einsatz. Anstelle eines Nabenteils wird ein Zwischenflansch eingesetzt. Dieser Zwischenflansch ist zwischen dem Wellenende und dem Laufrad angeordnet. Das Laufrad und der Zwischenflansch sind mit einer Bohrung versehen, in der Bohrung ist ein Schraubbolzen angeordnet, der an einem Ende mit einem Kopf und an dem anderen Ende mit einem Gewinde versehen ist, auf das eine Mutter aufgeschraubt wird. Durch Aufdrehen einer Mutter auf das Gewinde werden das Laufrad und der Zwischenflansch gegeneinander verspannt. Der Zwischenflansch seinerseits ist über eine Verschrau- bung mit der Welle verbunden. Dazu ist die Welle an einem Ende mit einem Flanschring ausgebildet, in dem die Bohrungen für die Schraubverbindungen zwischen Flansch und Welle angeordnet sind. Diese Konstruktion der Befestigung mithilfe eines Zwischenflansches ist sehr aufwendig und sperrig, da der Zwischenflansch im Gegensatz zu einem Nabenteii nicht auf der Welle angeordnet ist, sondern am Wellenende zwischen der Welle und dem Laufrad platziert ist.
Die DE 2 319463 beschreibt einen Rotor für eine Pumpe zur Kühlung von Verbrennungsmotoren. Der Rotor besteht aus einem metallischen Nabenteil, das auf die Welle im Presssitz aufgeschoben wird. Auf dieses metallische Nabenteil wird das Laufradteii aufgegossen. Das Laufradteil besteht aus einer thermohärtbaren Harzmischung. Auch bei dieser Konstruktion wird ein nicht lösbarer, fester Verbund zwischen Nabenteil und Laufradteil hergestellt.
Die DE 76 10 913 beschreibt eine Kreiselpumpe mit einem Laufrad aus Kunststoff. Im Nabenbereich des Laufrades ist eine Kreisscheibe aus einem Metall angeordnet. Das Laufrad weist zur Lagerung eine Metallbuchse auf, an der die Kreisscheibe befestigt ist. Die Kreisscheibe äst vollständig in den Kunststoff des Laufrades eingebettet. Somit besteht eine unlösbare Einheit zwischen dem Kunststofflaufrad und der metallischen Kreisscheibe. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kreiselpumpenlaufrad anzugeben, das beim Auftreten von Verschleißerscheinungen kostengünstig wieder instand gesetzt werden kann. Zudem sollen die Instantsetzungsarbeiten schnell und kostengünstig durchgeführt werden können. Das Kreiselpumpenlaufrad soll mit einem geringen Kostenaufwand gefertigt werden können und dabei eine hohe Qualität aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen Laufradteil und Nabenteil eine lösbare Verbindung besteht.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Kreiselpumpenlaufrädern wird somit das nichtmetallische Laufradteil nicht um das metallische Nabenteil herum gegossen. Stattdessen sind Laufradteil und Nabenteil über Mitnehmerelemente lösbar miteinander verbunden. Bei dem Nabenteil handelt es sich vorzugsweise um ein einstückig ausgebildetes metallisches Bauteil.
In weiterer Ausgestaltung sind die die Mitnehmerelemente mehrteilig ausgebildet. Vorzugsweise handelt es sich um eine zweiteilige Ausführung. Vorzugsweise weisen die Mitnehmerelemente jeweils eine Hülse und ein Verbindungselement auf, mit denen sich eine zuverlässige Schraubverbindung herstellen lässt.
Vorteilhafterweise sind die Hülsen in Vertiefungen an einer Stirnseite, insbesondere welienseitige Stirnseite, des Laufradteils angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich bei den Vertiefungen um Bohrungen, die in das nichtmetallische Laufradteil eingebracht werden, wobei sich insbesondere runde Bohrungen eignen. Dazu können entlang einer kreisförmigen Anordnung mehrere Bohrungen an der Stirnseite, beispielsweise im Bereich der Trägerpiatte, des Laufradteils eingebracht werden. Dabei erweist es sich als günstig, wenn die Anzahl der Bohrungen der Anzahl der Schaufeln des Laufradteils entspricht. Zudem sind die Vertiefungen vorzugsweise an Positionen der Trägerpiatte eingebracht, an denen die Schaufeln angreifen. Nach dem Einbringen der Vertiefungen in das nichtmetallische Laufradteil, werden die Hülsen der Mitnehmerelemente in die Vertiefungen platziert und dort befestigt. Dazu können die Hülsen in die Vertiefungen beispielsweise eingepresst und/oder eingeklebt werden. Dabei sitzen die Hülsen spielfrei in den Vertiefungen des Laufradteils.
Alternati ist es vorteilhaft, wenn die Hülsen an einer Stirnseite des Laufradteils eingegossen sind. Dadurch kann auf den Arbeitsgang des Bohrens verzichtet werden.
In beiden Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Hülsen eine geeignete Verdrehsicherung aufweisen.
In weiterer Ausgestaltung sind die Verbindungselemente an einem Ring des Nabenteils angeordnet und greifen zumindest teilweise in die Hülsen ein. Vorzugsweise sind die Verbindungselemente in die Hülsen eingeschraubt. Dadurch wird eine zuverlässige Verbindung zwischen Laufradteil und Nabenteil hergestellt.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Verbindungselementen um Schrauben. Bei dieser Variante sind die Hülsen mit einem Innengewinde versehen, in das das Außengewinde der als Schrauben ausgeführten Verbindungselemente eingreift.
Die Schrauben weisen vorzugsweise einen Kegelansatz auf und werden in Bohrungen am Ring des Nabenteils platziert und dann in die Hülsen eingeschraubt. Die Bohrungen weisen komplementär zu den Kegelansätzen ausgebildete Senkansätze auf. Dadurch entsteht eine spielfreie oder weitgehend spielfreie Konstruktion, bei der die Einzelteile der Mitnehmerelemente lösbar miteinander verbunden sind.
Durch dieses erfindungsgemäße Konzept der Zweiteilung der Mitnehmerelemente mit einer Hülse, die nicht lösbar in einer Vertiefung des nichtmetallischen Laufradteils festgelegt ist und einem Verbindungselement, das eine lösbare Verbindung zwischen der Hülse und dem metallischen Nabenteil herstellt; ist es möglich, bei Verschleißerscheinungen am Kreiselpumpenlaufrad lediglich das nichtmetallische Laufradteil samt der darin angeordneten Hülsen auszutauschen und das metallische Nabenteil weiter zu verwenden. Dies ist insbesondere deshalb günstig, da die Verschleißerscheinungen in erster Linie an dem nichtmetallischen Laufradteil auftreten. Insbesondere an den Schaufeln des Laufradteils, die in direktem Kontakt mit teilweise aggressiven Strömungsmedien stehen, treten Abnutzungserscheinungen auf. Es ist erheblich günstiger, nur das nichtmetallische Laufradteil auszutauschen als das gesamte Kreiselpumpenlaufrad mitsamt dem metallischen Nabenteü.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, dass keine Spannungen mehr in dem erfindungsgemäßen Kreiselpumpenlaufrad auftreten, die bei herkömmlichen Kreiselpumpenlaufrädern aus Polymerguss, aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungswerte von Laufradteil und Nabenteil, beim Eingießen zustande kommen.
Vorzugsweise weist das Nabenteü einen Vorsprung auf, der in das Laufradteil hineinragt. Dieser Vorsprung ist hohlzylinderförmig ausgeführt und umgibt die Welle. An diesen hohlzylindrigen Vorsprung des Nabenteils schließt sich dessen Ring an.
Während der Vorsprung in die Nabe des Laufradteils hineinragt, ist der Ring des Nabenteils parallel zu der wellenseitigen Stirnseite des Laufradteils ausgerichtet und liegt an der stirnseitigen Fläche des Laufradteils an.
Bei einer Variante der Erfindung schließt sich an diesen Ring noch ein Fortsatz an, der ebenfalls hohlzylinderförmig ausgebildet ist und somit die Welle umgibt.
Vorzugsweise weist das metallische Nabenteil an seiner Innenseite mindestens eine Nut auf, in die eine Passfeder eingreift, welche eine Verbindung zwischen Welle und Nabenteil zur Drehmomentübertragung herstellt.
Bei einer Variante der Erfindung ist zur Fixierung des Laufradteils an einem Wellenende eine Scheibe angeordnet. Dazu weist das nichtmetallische Laufradteil vorzugsweise strömungsseitig eine kreisförmige Aussparung auf, in die die Scheibe positioniert wird. Die Scheibe weist Bohrungen, beispielsweise entlang ihres Umfangs, auf. Mittels geeigneter Schrauben wird die Scheibe über die Bohrungen am Wellenende befestigt. Dadurch werden das Nabenteil und das Laufradteil gegeneinander verspannt. Bei der Montage des Kreiselpumpenlaufrads wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst werden das metallische Nabenteil und das nichtmetallische Laufradteil verbunden. Das vormontierte zweiteilige Kreiselpumpenlaufrad wird auf das Wellenende geschoben.
Dann werden das Laufradteil und Nabenteil mittels der Scheibe gegeneinander verspannt, die am Wellenende befestigt wird.
Vorzugsweise ist auf der Scheibe strömungsseitig eine Kappe angeordnet. Da die Kappe mit Strömungsmedium in Kontakt kommt, ist sie in der Regel aus einem korrosionsbeständigen Material gefertigt.
Das Laufradteil besteht bei einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung aus einem keramischen Werkstoff. Vorzugsweise eignet sich dazu ein Keramik-Kunststoff- Verbundwerkstoff. Dabei erweist es sich als besonders günstig, wenn dieser Silizium- carbidteilchen umfasst, die in einer Polymermatrix angeordnet sind.
Das metallische Nabenteil besteht vorzugsweise aus einem nicht rostenden Duplex- Stahlguss.
Das Verfahren zur Fertigung und Montage des erfindungsgemäßen Kreiseipumpeniauf- rades umfasst folgende Schritte:
— Fertigung des nichtmetallischen Laufradteils, vorzugsweise mittels eines Gussverfahrens.
— Einbringen von Vertiefungen in das Laufradteil, vorzugsweise durch Bohrungen entlang eines Umfangs an der wellenseitigen Stirnseite des Laufradteils.
— Einfügen und Festiegen von Hülsen in den Vertiefungen, vorzugsweise durch Einpressen und/oder Einkleben der Hülsen in den Vertiefungen des Laufradteils. — Alternativ werden die Hülsen bei der Fertigung des nichtmetallischen Laufradteiis mit eingegossen.
— Einfügen des metallischen Nabenteiles in das nichtmetallische Laufradteil wobei auf die Flucht von Bohrungen und Innengewinde der Hülsen zu achten ist.
— Einfügen von Verbindungselementen in die Bohrungen entlang des Rings des Nabenteils und einschrauben der Verbindungselemente in die Hülsen. Eine Schraubensicherung ist vorzusehen.
— Aufschieben des vormontierten Kreiselpumpenlaufrades auf das Wellenende bis es am Ring des Nabenteils anschlägt.
— Verspannung von Laufradteil und Nabenteil mittels einer Scheibe die am Wellenende angeschraubt wird.
— Befestigen der Kappe am montierten Kreiselpumpen lauf rad.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch das Gehäuse einer Kreiselpumpe mit darin angeordnetem Kreiselpumpenlaufrad,
Fig. 2 eine Explosionszeichnung des Kreiseipumpenlaufrads mit Welle,
Fig. 3 einen Axialschnitt durch das Kreiselpumpenlaufrad auf einem Wellenende.
Fig. 1 zeigt ein Kreiselpumpenlaufrad 1 , das in einem Gehäuse 2 einer Kreiselpumpe angeordnet ist. Das Gehäuse 2 umfasst eine Ansaugöffnung 3, durch den Fördermedi- um angesaugt wird und mittels des Kreiselpumpenlaufrads 1 in Richtung einer Ausströmöffnung 4 gefördert wird und dann die Kreiselpumpe verlässt.
Das Kreiselpumpenlaufrad 1 ist auf einer Welle 5 angeordnet. Die Welle 5 wird von einem nicht dargestellten Motor in Rotation versetzt. Dabei wird das Drehmoment über zwei Passfedern 6 auf das metallische Nabenteil 8 und über die Mitnehmerelemente 12 auf den nichtmetallischen Laufradteil 7 des Kreiselpumpenlaufrades 1 übertragen.
Das Kreiselpumpenlaufrad 1 besteht aus einem nichtmetallischen Laufradteii 7 und einem metallischen Nabenteil 8. Im Ausführungsbeispiel ist das nichtmetallische Laufradteil 7 aus einem Keramik-Kunststoff-Verbundmaterial gefertigt, bei dem Siliziumcarbid- partike! in einer Polymermatrix eingebettet sind.
Das Nabenteil 8 ist aus einem nicht rostenden Duplexstahlguss gefertigt, das ein ferritisch-austenitisches Gefüge aufweist.
Das nichtmetallische Laufradteil 7 ist einstückig ausgeführt und wird im Gussverfahren hergestellt. Es weist eine Trägerplatte 9 auf, an der Schaufeln 10 angeformt sind. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Radialkreiselpumpenlaufrad.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Explosionszeichnung des Kreiselpumpenlaufrads 1 mit dem Ende der Welle 5. Erfindungsgemäß weist das nichtmetallische Laufradteil 7 Vertiefungen 11 auf. Bei den Vertiefungen 11 handelt es sich um Bohrungen, die nach oder noch vor dem vollständigen Aushärten in das Laufradteil 7 eingebracht bzw. wenn sie bereits bei der Herstellung vorgegossen waren, dann fertigbearbeitet werden.
Fig. 3 zeigt, dass im zusammengebauten Zustand in die Vertiefungen 1 Mitnehmerelemente 12 eingreifen. Jedes Mitnehmereiement 12 besteht aus einer Hülse 13 und einem Verbindungseiement 14. Bei der Hülse 13 handelt es sich um einen hohlzylindrischen Körper, der an einer Stirnseite geschlossen ist. Jede Hülse 13 weist ein Innengewinde auf. Das Verbindungselement 14 ist als Schraube ausgeführt, die ein Außengewinde aufweist. Alternativ können die Hülsen 13 an der weilenseitigen Stirnseite des Laufradteils 7 eingegossen sein.
Fig. 2 zeigt, dass das Nabentei! 8 einen Ring 15 aufweist, der entlang seines Umfangs mit mehreren Bohrungen 16 versehen ist.
Bei der Montage des Kreiselpumpenlaufrads 1 auf der Welie wird dabei wie folgt vorgegangen:
Zunächst werden die Hülsen 13 in die Vertiefungen 11 eingeführt. Ein geeigneter Kleber bzw. Epoxidharz überbrückt Toleranzen und fixiert.
Dann wird das Nabenteil 8 in das Laufradteil 7 geschoben bis die Fläche 9 des Laufradteiles 7 am Ring 5 des Nabenteiles 8 anliegt. Auf die Flucht der Bohrung 16 und Innengewinde in den Hülsen 13 ist zu achten.
Dann werden die Verbindungselemente 14 in die Bohrungen 16 eingeführt und in die Hülsen 13, welche in den Vertiefungen 11 angeordnet sind, eingeschraubt und gesichert.
Zur weiteren Fixierung des Nabenteiles 8 mit dem Laufradteil 7 können noch Schrauben 20 in weitere dafür vorgesehene Gewindehülsen oder Gewindebohrungen 21 im nichtmetallischen Material des Laufradteils 7 eingeschraubt sein und beispielsweise als Transportsicherung oder Montagehilfe dienen, wenn die Hülsen 13 nicht in die Vertiefungen 11 eingepresst oder eingeklebt sind.
Das vormontierte Kreiselpumpenlaufrad wird auf das Ende der Welle 5 aufgeschoben. Über die Passfedern 6 wird die Welle 5 drehfest mit dem Nabenteil 8 verbunden, wobei die Passfedem 6 in Nuten 17 des Nabenteils 8 eingreifen. Die Nuten 17 erstrecken sich in axialer Richtung im Innern des Nabenteils 8. Als nächstes wird eine Scheibe 23 mittels Schrauben 24 an der Stirnseite der Welle 5 befestigt. Dazu sind in der Scheibe 23 Bohrungen 25 eingebracht, durch die die
Schrauben 24 gesteckt werden und dann in mit einem Innengewinde versehenen Bohrungen an der Stirnseite der Welle 5 greifen. Bei den Schrauben 24 handelt es sich um Zylinderschrauben. Durch das Anziehen der Schrauben 24 werden das Nabenteil 8 und das Laufradteil 7 gegeneinander verspannt.
Schließlich wird die Kappe 26 in eine zentrische Bohrung 27, die mit einem Innengewinde versehen ist, eingeschraubt. Dazu weist die Kappe 26 einen Zapfen 28 auf, der mit einem Außengewinde versehen ist.
Fig. 3 zeigt, dass zwischen der Scheibe 23 und dem Laufradteil 7 ein Elastomerring 29 angeordnet sein kann. Durch Anziehen der Schrauben 24 wird gegen diesen
Elastomerring 29 verspannt. Somit wird ein„Fließen" des nichtmetallischen Laufradteils 7 verhindert.
In Fig. 3 erkennt man, dass zwischen der Kappe 26 und der Scheibe 23 ein O-Ring 30 angeordnet ist. Zwischen der Kappe 26 und dem Laufradteil 7 befindet sich ein O-Ring 31. Ebenso ist zwischen dem Ring 15 des Nabenteils 8 und der Fläche 9 des Laufradteils 7 ein O-Ring 32 angeordnet.
Bezugszeichenliste
Kreiselpumpenlaufrad O-Ring Gehäuse O-Ring Ansaugöffnung O-Ring Ausströmöffnung
Welle
Passfeder
Laufradteil
Nabenteil
Trägerplatte
Schaufel
Vertiefungen
Mitnehmerelement
Hülse
Verbindungselement
Ring
Bohrungen mit Kegelansatz
Nut
Vorsprung
Fläche
Schrauben
Gewindebohrung
Senkansatz
Scheibe
Schrauben
Bohrungen
Kappe
Bohrung
Gewindezapfen
Elastomerring

Claims

Patentansprüche
1. Kreiselpumpenlaufrad (1) mit einem nichtmetallischen Laufradteil (7) und einem mit dem Laufradteil (7) verbundenen metallischen Nabenteil (8), das auf einer Welle (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Laufradteil (7) und Nabenteii (8) eine lösbare Verbindung besteht.
2. Kreiselpumpenlaufrad (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Laufradteil (7) und Nabenteil (8) über Mitnehmerelemente (12) lösbar miteinander verbunden sind.
3. Kreiselpumpenlaufrad (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerelemente (12) jeweils eine Hülse (13) und ein Verbindungselement ( 4) aufweisen.
4. Kreiselpumpenlaufrad (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (13) in Vertiefungen (11) an einer Stirnseite des Laufradteils (7) angeordnet sind.
5. Kreiselpumpenlaufrad (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (13) an einer Stirnseite des Laufradteils (7) eingegossen sind.
6. Kreiselpumpenlaufrad (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (14) an einem Ring (15) des Nabenteils (8) angeordnet sind und zumindest teilweise in die Hülsen (13) eingreifen.
7. Kreiselpumpenlaufrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Nabenteil (8) einen Vorsprung (18) aufweist, der in das Laufradteil (7) hineinragt.
8. Kreiselpumpenlaufrad (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (15) des Nabenteils (8) an einer stirnseitigen Fläche (19) des Laufradteils (7) anliegt.
9. Verfahren zur Herstellung eines Kreiselpumpenlaufrads (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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