EP3480473A1 - Centrifugal pump with reinforced plastic impeller - Google Patents

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EP3480473A1
EP3480473A1 EP18000797.3A EP18000797A EP3480473A1 EP 3480473 A1 EP3480473 A1 EP 3480473A1 EP 18000797 A EP18000797 A EP 18000797A EP 3480473 A1 EP3480473 A1 EP 3480473A1
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plastic
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centrifugal pump
wheel disc
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Withdrawn
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EP18000797.3A
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French (fr)
Inventor
Denis Cortello
Gregor Kleining
Ulrich Rennett
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Richter Chemie Technik GmbH
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Richter Chemie Technik GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump with a pump housing, the pump chamber enclosing an impeller and having an inlet and outlet channel, wherein the pump chamber and the inlet and outlet channel are lined with protective plastic and the impeller consists mainly of plastic, and wherein the rear, the Pump chamber inlet remote wheel disc of the impeller has an inner supporting core.
  • a centrifugal pump with inner plastic lining and a plastic impeller reinforced with metal insert rear wheel is from the EP 0 797 736 B1 known.
  • the stability of the plastic impeller is improved. Nevertheless, the impeller is not up to very high hydraulic performance.
  • the dynamic and static loads of the impeller under pressure, temperature and high speed may exceed the plastic yield strength and cause the impeller to break.
  • the object of the invention is to improve a centrifugal pump of the type mentioned so that they can transmit very high hydraulic power.
  • Such a solid core made of metal or a high strength plastic disposed in the plastic impeller provides reinforcing support from the shaft-hub connection of the pump shaft to the wheel disc to the pump blades and to the front shroud so that high hydraulic loads are transmitted and high speeds achieved can be. All hydraulic forces are introduced in the shortest way into the supporting core and thus relieved the plastic of the impeller. Due to the significant increase in transferred power, the application limits for plastic-lined centrifugal pumps are significantly increased in terms of delivery head, delivery rate and temperature. In this case, the supporting core of the front cover disk, with the supporting core of the wheel disc on the supporting cores of the impeller blades materially or positively connected.
  • the supporting cores of the wheel disc, the front cover disc and the impeller blades together form a supporting framework.
  • the supporting framework is integrally formed.
  • Optimum force distribution is achieved when the supporting cores reproduce the contours of the cover disc, the wheel disc and the blades partially or completely true to form.
  • the inner core of the wheel disc is positively or non-positively connected to the pump drive shaft.
  • the centrifugal pump has a pump housing of two parts, the dividing plane extends through the pump chamber, so that the inner walls of the pump chamber and the inlet and outlet channel can be provided with little effort with a lining of the inner walls protective plastic.
  • the pump housing is made of metal or a plastic composite system.
  • the plastic of the lining and the impeller 1 is a fully fluorinated, partially fluorinated or non-fluorinated plastic used to obtain a higher-quality corrosion or purity protection to the pressure and power transmitting pump parts.
  • the inset in the pump chamber impeller 1 made of plastic has a rear circular wheel disc 2, which is seated on one end of the shaft of an electric motor or a magnetic coupling. Further, the impeller has a front annular cover plate 3, which centrally forms a suction mouth 4 and is connected via impeller blades 5 with the wheel disc 2.
  • the wheel disc 2 has an inner coaxial, circular, supporting core (“back core”) 6 made of metal or plastic, which has a higher strength than the strength of the plastic of the plastic lining of the pump chamber.
  • back core inner coaxial, circular, supporting core
  • the circular disc-shaped rear core 6 is surrounded on all sides by the plastic of the wheel disc 2, except for a rear central blind bore 7, in which the end of the drive shaft is seated.
  • front cover plate 3 In the front cover plate 3 is also an inner coaxial supporting core ("front core") 8 of a metal or plastic, which has a higher strength than the strength of the plastic of the plastic lining of Pump chamber.
  • front core 8 In the front cover plate 3 is also an inner coaxial supporting core (“front core") 8 of a metal or plastic, which has a higher strength than the strength of the plastic of the plastic lining of Pump chamber.
  • the annular front core 8 is surrounded on all sides by the plastic of the front cover plate 3.
  • each impeller blade 5 is an inner supporting core (“impeller core”) 9 made of metal or plastic, which has a higher strength than the strength of the plastic of the plastic lining of the pump chamber.
  • the impeller core 9 is surrounded on all sides by the plastic of the impeller blades 5.
  • the cores 6, 8 and 9 are in one embodiment separate parts. Preferably, however, all cores made of the same metal or the same high-strength plastic and are connected to each other cohesively or positively, so that the supporting core 8 of the front cover plate 3 with the supporting core 6 of the wheel disc 2 on the supporting cores 9 of the impeller blades 5 cohesively or positively connected is. As a result, all cores 6, 8 and 9 together form a supporting, one-piece framework made of metal or high-strength plastic, which is surrounded by the plastic of the impeller in particular encapsulated.
  • the supporting cores 6, 8, 9 reproduce the contours of the disks 2, 3 and the blades 5 partially or completely true to form.
  • the cores 6, 8 and 9 each have not shown Verklamm ceremoniessbohritch and / or Verklamm réellesnuten, which are penetrated by the plastic of the impeller 1.
  • a fully or teilfluorierter plastic is preferably used, such as perfluoroalkoxylalkane (PFA) or polytetrafluoroethylene (PFAPVDF).
  • PFA perfluoroalkoxylalkane
  • PFAPVDF polytetrafluoroethylene

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Pumpengehäuse, dessen Pumpenkammer ein Laufrad umschließt und einen Einlass- und Auslasskanal aufweist, wobei die Pumpenkammer und der Einlass- und Auslasskanal mit schützendem Kunststoff ausgekleidet sind und das Laufrad überwiegend aus Kunststoff besteht, und wobei die hintere, dem Pumpenkammereinlass abgewandte Radscheibe des Laufrades einen inneren stützenden Kern aufweist, wobei die vordere Deckscheibe und die Laufradschaufeln, die die Radscheibe und die vordere Deckscheibe miteinander verbinden, jeweils einen inneren stützenden Kern aus Metall oder aus einem Kunststoff aufweisen, der einen höheren Festigkeitswert aufweist als der Kunststoff des Laufrades.The invention relates to a centrifugal pump with a pump housing, the pump chamber enclosing an impeller and having an inlet and outlet channel, wherein the pump chamber and the inlet and outlet channel are lined with protective plastic and the impeller consists mainly of plastic, and wherein the rear, the Pump chamber inlet remote wheel disk of the impeller having an inner supporting core, wherein the front cover plate and the impeller blades, which connect the wheel disc and the front cover plate together, each having an inner supporting core made of metal or of a plastic having a higher strength value than the plastic of the impeller.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Pumpengehäuse, dessen Pumpenkammer ein Laufrad umschließt und einen Einlass- und Auslasskanal aufweist, wobei die Pumpenkammer und der Einlass- und Auslasskanal mit schützendem Kunststoff ausgekleidet sind und das Laufrad überwiegend aus Kunststoff besteht, und wobei die hintere, dem Pumpenkammereinlass abgewandte Radscheibe des Laufrades einen inneren stützenden Kern aufweist.The invention relates to a centrifugal pump with a pump housing, the pump chamber enclosing an impeller and having an inlet and outlet channel, wherein the pump chamber and the inlet and outlet channel are lined with protective plastic and the impeller consists mainly of plastic, and wherein the rear, the Pump chamber inlet remote wheel disc of the impeller has an inner supporting core.

Eine Kreiselpumpe mit innerer Kunststoffauskleidung und einem Kunststofflaufrad mit durch Metalleinlage verstärkter hinterer Radscheibe ist aus der EP 0 797 736 B1 bekannt. Bei dieser bekannten Pumpe ist die Stabilität des Kunststofflaufrades verbessert. Dennoch ist das Laufrad sehr hohen hydraulischen Leistungen nicht gewachsen. Die dynamischen und statischen Belastungen des Laufrades unter Druck, Temperatur und hoher Drehzahl können die Streckgrenze des Kunststoffs überschreiten und einen Bruch des Laufrades verursachen.A centrifugal pump with inner plastic lining and a plastic impeller reinforced with metal insert rear wheel is from the EP 0 797 736 B1 known. In this known pump, the stability of the plastic impeller is improved. Nevertheless, the impeller is not up to very high hydraulic performance. The dynamic and static loads of the impeller under pressure, temperature and high speed may exceed the plastic yield strength and cause the impeller to break.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass sie sehr hohe hydraulische Leistungen übertragen kann.The object of the invention is to improve a centrifugal pump of the type mentioned so that they can transmit very high hydraulic power.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die vordere Deckscheibe und die Laufradschaufeln, die die Radscheibe und die vordere Deckscheibe miteinander verbinden, jeweils einen inneren stützenden Kern aus Metall oder aus einem Kunststoff aufweisen, der einen höheren Festigkeitswert aufweist als der der Kunststoffauskleidung.This object is achieved in that the front cover plate and the impeller blades, which connect the wheel disc and the front cover plate together, each having an inner supporting core Metal or made of a plastic, which has a higher strength value than that of the plastic lining.

Ein solcher, in dem Kunststofflaufrad angeordneter fester Kern aus Metall oder aus einem hochfesten Kunststoff erzeugt eine verstärkende Unterstützung von der Wellen-Naben-Verbindung der Pumpenwelle zur Radscheibe zu den Pumpenschaufeln und bis zur vorderen Deckscheibe, so dass hohe hydraulische Belastungen übertragen und hohe Drehzahlen erreicht werden können. Alle hydraulischen Kräfte werden auf dem kürzesten Weg in den stützenden Kern eingeleitet und damit der Kunststoff des Laufrades entlastet. Durch die deutliche Erhöhung der übertragenen Leistung werden die Einsatzgrenzen für kunststoffausgekleidete Kreiselpumpen im Hinblick auf Förderhöhe, Fördermenge und Temperatur deutlich erweitert. Hierbei ist der stützende Kern der vorderen Deckscheibe, mit dem stützenden Kern der Radscheibe über die stützenden Kerne der Laufradschaufeln stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden.Such a solid core made of metal or a high strength plastic disposed in the plastic impeller provides reinforcing support from the shaft-hub connection of the pump shaft to the wheel disc to the pump blades and to the front shroud so that high hydraulic loads are transmitted and high speeds achieved can be. All hydraulic forces are introduced in the shortest way into the supporting core and thus relieved the plastic of the impeller. Due to the significant increase in transferred power, the application limits for plastic-lined centrifugal pumps are significantly increased in terms of delivery head, delivery rate and temperature. In this case, the supporting core of the front cover disk, with the supporting core of the wheel disc on the supporting cores of the impeller blades materially or positively connected.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die stützenden Kerne der Radscheibe, der vorderen Deckscheibe und der Laufradschaufeln miteinander ein stützendes Gerüst bilden. Dabei ist das stützende Gerüst einstückig ausgebildet.It is preferably proposed that the supporting cores of the wheel disc, the front cover disc and the impeller blades together form a supporting framework. In this case, the supporting framework is integrally formed.

Ein optimaler Kräfteverlauf wird erreicht, wenn die stützenden Kerne die Konturen der Deckscheibe, der Radscheibe und der Schaufeln partiell oder vollständig formgetreu wiedergeben.Optimum force distribution is achieved when the supporting cores reproduce the contours of the cover disc, the wheel disc and the blades partially or completely true to form.

Eine robuste Verklammerung des Kunststoffs des Laufrades mit den stützenden Kernen wird erreicht, wenn die stützenden Kerne Verklammerungsbohrungen und/oder Verklammerungsnuten aufweisen, die vom Kunststoff des Laufrades ausgefüllt sind.Robust clamping of the plastic of the impeller to the supporting cores is achieved when the supporting cores have interlocking and / or interlocking grooves that are filled by the plastic of the impeller.

Auch wird vorgeschlagen, dass der innere Kern der Radscheibe form- oder kraftschlüssig mit der Pumpenantriebswelle verbunden ist.It is also proposed that the inner core of the wheel disc is positively or non-positively connected to the pump drive shaft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1
einen axialen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Laufrad,
Fig. 2
einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Laufrad in Höhe der Laufradschaufeln.
An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it
Fig. 1
an axial section through an inventive impeller,
Fig. 2
a section through the impeller according to the invention in height of the impeller blades.

Die Kreiselpumpe weist ein Pumpengehäuse aus zwei Teilen auf, deren Teilungsebene durch die Pumpenkammer verläuft, so dass die Innenwände der Pumpenkammer und des Einlass- und Auslasskanals mit geringem Aufwand mit einer Auskleidung aus einem die Innenwände schützenden Kunststoff versehen werden können. Das Pumpengehäuse besteht aus Metall oder aus einem Kunststoffverbundsystem. Als Kunststoff der Auskleidung und des Laufrads 1 wird ein voll fluorierter, teil fluorierter oder nicht fluorierter Kunststoff verwendet, um einen höherwertigen Korrosions- oder Reinheitsschutz zu den druck- und kraftübertragenden Pumpenteilen zu erhalten.The centrifugal pump has a pump housing of two parts, the dividing plane extends through the pump chamber, so that the inner walls of the pump chamber and the inlet and outlet channel can be provided with little effort with a lining of the inner walls protective plastic. The pump housing is made of metal or a plastic composite system. As the plastic of the lining and the impeller 1 is a fully fluorinated, partially fluorinated or non-fluorinated plastic used to obtain a higher-quality corrosion or purity protection to the pressure and power transmitting pump parts.

Das in der Pumpenkammer einliegende Laufrad 1 aus Kunststoff weist eine hintere kreisrunde Radscheibe 2 auf, die auf einem Ende der Welle eines Elektromotors oder einer Magnetkupplung aufsitzt. Ferner besitzt das Laufrad eine vordere kreisringförmige Deckscheibe 3, die mittig einen Saugmund 4 bildet und über Laufradschaufeln 5 mit der Radscheibe 2 verbunden ist.The inset in the pump chamber impeller 1 made of plastic has a rear circular wheel disc 2, which is seated on one end of the shaft of an electric motor or a magnetic coupling. Further, the impeller has a front annular cover plate 3, which centrally forms a suction mouth 4 and is connected via impeller blades 5 with the wheel disc 2.

Die Radscheibe 2 besitzt einen inneren koaxialen, kreisrunden, stützenden Kern ("hinterer Kern") 6 aus Metall oder aus Kunststoff, der eine höhere Festigkeit aufweist als die Festigkeit des Kunststoffs der Kunststoffauskleidung der Pumpenkammer. Hierbei ist der kreisscheibenförmige hintere Kern 6 allseitig vom Kunststoff der Radscheibe 2 umgeben, bis auf eine hintere mittige Sackbohrung 7, in der das Ende der Antriebswelle einsitzt.The wheel disc 2 has an inner coaxial, circular, supporting core ("back core") 6 made of metal or plastic, which has a higher strength than the strength of the plastic of the plastic lining of the pump chamber. Here, the circular disc-shaped rear core 6 is surrounded on all sides by the plastic of the wheel disc 2, except for a rear central blind bore 7, in which the end of the drive shaft is seated.

In der vorderen Deckscheibe 3 liegt auch ein innerer koaxialer stützender Kern ("vorderer Kern") 8 ein aus Metall oder aus Kunststoff, der eine höhere Festigkeit aufweist, als die Festigkeit des Kunststoffs der Kunststoffauskleidung der Pumpenkammer. Hierbei ist der kreisringförmige vordere Kern 8 auch allseitig vom Kunststoff der vorderen Deckscheibe 3 umgeben.In the front cover plate 3 is also an inner coaxial supporting core ("front core") 8 of a metal or plastic, which has a higher strength than the strength of the plastic of the plastic lining of Pump chamber. Here, the annular front core 8 is surrounded on all sides by the plastic of the front cover plate 3.

Ferner liegt in jeder Laufradschaufel 5 ein innerer stützender Kern ("Laufrad-Kern") 9 ein aus Metall oder aus Kunststoff, der eine höhere Festigkeit aufweist, als die Festigkeit des Kunststoffs der Kunststoffauskleidung der Pumpenkammer. Hierbei ist der Laufrad-Kern 9 allseitig vom Kunststoff der Laufradschaufeln 5 umgeben.Further, in each impeller blade 5 is an inner supporting core ("impeller core") 9 made of metal or plastic, which has a higher strength than the strength of the plastic of the plastic lining of the pump chamber. Here, the impeller core 9 is surrounded on all sides by the plastic of the impeller blades 5.

Die Kerne 6, 8 und 9 sind in einer Ausführung voneinander getrennte Teile. Vorzugsweise bestehen aber alle Kerne aus demselben Metall oder demselben Kunststoff hoher Festigkeit und sind miteinander stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden, so dass der stützende Kern 8 der vorderen Deckscheibe 3 mit dem stützenden Kern 6 der Radscheibe 2 über die stützenden Kerne 9 der Laufradschaufeln 5 stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden ist. Hierdurch bilden alle Kerne 6, 8 und 9 miteinander ein stützendes, einstückiges Gerüst aus Metall oder hochfestem Kunststoff, das vom Kunststoff des Laufrades umgeben insbesondere umspritzt ist. Dabei geben die stützenden Kerne 6, 8, 9 die Konturen der Scheiben 2, 3 und der Schaufeln 5 partiell oder vollständig formgetreu wieder.The cores 6, 8 and 9 are in one embodiment separate parts. Preferably, however, all cores made of the same metal or the same high-strength plastic and are connected to each other cohesively or positively, so that the supporting core 8 of the front cover plate 3 with the supporting core 6 of the wheel disc 2 on the supporting cores 9 of the impeller blades 5 cohesively or positively connected is. As a result, all cores 6, 8 and 9 together form a supporting, one-piece framework made of metal or high-strength plastic, which is surrounded by the plastic of the impeller in particular encapsulated. The supporting cores 6, 8, 9 reproduce the contours of the disks 2, 3 and the blades 5 partially or completely true to form.

Um einen innigen Halt zwischen dem äußeren Kunststoff des Laufrades 1 und den Kernen zu erreichen, weisen die Kerne 6, 8 und 9 jeweils nicht dargestellte Verklammerungsbohrungen und/oder Verklammerungsnuten auf, die vom Kunststoff des Laufrades 1 durchdrungen sind.In order to achieve an intimate hold between the outer plastic of the impeller 1 and the cores, the cores 6, 8 and 9 each have not shown Verklammerungsbohrungen and / or Verklammerungsnuten, which are penetrated by the plastic of the impeller 1.

Für das Laufrad wird vorzugsweise ein voll- oder teilfluorierter Kunststoff verwendet, wie Perfluoralkoxylalkan (PFA) oder Polytetrafluorethylen
(PFAPVDF).For the impeller, a fully or teilfluorierter plastic is preferably used, such as perfluoroalkoxylalkane (PFA) or polytetrafluoroethylene
(PFAPVDF).

Claims (7)

Kreiselpumpe mit einem Pumpengehäuse, dessen Pumpenkammer ein Laufrad (1) umschließt und einen Einlass- und Auslasskanal aufweist, wobei die Pumpenkammer und der Einlass- und Auslasskanal mit schützendem Kunststoff ausgekleidet sind und das Laufrad überwiegend aus Kunststoff besteht, und wobei die hintere, dem Pumpenkammereinlass abgewandte Radscheibe (2) des Laufrades (1) einen inneren stützenden Kern (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Deckscheibe (8) und die Laufradschaufeln (5), die die Radscheibe und die vordere Deckscheibe miteinander verbinden, jeweils einen inneren stützenden Kern (8, 9) aus Metall oder aus einem Kunststoff aufweisen, der einen höheren Festigkeitswert aufweist als der Kunststoff des Laufrades.Centrifugal pump having a pump housing, the pump chamber enclosing an impeller (1) and having an inlet and outlet channel, wherein the pump chamber and the inlet and outlet channel are lined with protective plastic and the impeller consists mainly of plastic, and wherein the rear, the pump chamber inlet remote wheel disc (2) of the impeller (1) has an inner supporting core (6), characterized in that the front cover plate (8) and the impeller blades (5) connecting the wheel disc and the front cover plate, each having an inner supporting Core (8, 9) made of metal or of a plastic, which has a higher strength value than the plastic of the impeller. Kreiselpumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der stützende Kern (8) der vorderen Deckscheibe (3) mit dem stützenden Kern (6) der Radscheibe (2) über die stützenden Kerne (9) der Laufradschaufeln (5) stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden ist.Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the supporting core (8) of the front cover disc (3) with the supporting core (6) of the wheel disc (2) via the supporting cores (9) of the impeller blades (5) is materially or positively connected , Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die stützenden Kerne (6, 8, 9) der Radscheibe (2), der vorderen Deckscheibe (3) und der Laufradschaufeln (5) miteinander ein stützendes Gerüst bilden.Centrifugal pump according to claim 1 or 2, characterized
characterized in that the supporting cores (6, 8, 9) of the wheel disc (2), the front cover disc (3) and the impeller blades (5) together form a supporting framework. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das stützende Gerüst einstückig ist.Centrifugal pump according to claim 3, characterized in that the supporting framework is in one piece. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stützenden Kerne (6, 8, 9) die Konturen der Deckscheibe (3) der Radscheibe (2) und der Schaufeln (5) partiell oder vollständig formgetreu wiedergeben.Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting cores (6, 8, 9) reproduce the contours of the cover disc (3) of the wheel disc (2) and the blades (5) partially or completely true to form. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stützenden Kerne (6, 8, 9) Verklammerungsbohrungen und/oder Verklammerungsnuten aufweisen, die vom Kunststoff des Laufrades (1) ausgefüllt sind.Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting cores (6, 8, 9) have Verklammerungsbohrungen and / or Verklammerungsnuten, which are filled by the plastic of the impeller (1). Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kern (6) der hinteren Deckscheibe (2) form- oder kraftschlüssig mit der Pumpenantriebswelle verbunden ist.Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the inner core (6) of the rear cover plate (2) is positively or non-positively connected to the pump drive shaft.
EP18000797.3A 2017-11-02 2018-10-08 Centrifugal pump with reinforced plastic impeller Withdrawn EP3480473A1 (en)

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EP (1) EP3480473A1 (en)
DE (1) DE102017010152A1 (en)

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