EP3510289A1 - Kreiselpumpe - Google Patents

Kreiselpumpe

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EP3510289A1
EP3510289A1 EP17765122.1A EP17765122A EP3510289A1 EP 3510289 A1 EP3510289 A1 EP 3510289A1 EP 17765122 A EP17765122 A EP 17765122A EP 3510289 A1 EP3510289 A1 EP 3510289A1
Authority
EP
European Patent Office
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centrifugal pump
impeller
housing
shaft
radiation
Prior art date
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Granted
Application number
EP17765122.1A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3510289B1 (de
EP3510289C0 (de
Inventor
Alexander DR. BÖHM
Stephan Braun
Holger RAUNER
Adrian STEIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Publication of EP3510289C0 publication Critical patent/EP3510289C0/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—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
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
    • F04D29/2222—Construction and assembly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
    • F04D29/2222—Construction and assembly
    • F04D29/2227—Construction and assembly for special materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/406—Casings; Connections of working fluid especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump with an impeller rotatably connected to a shaft, wherein the impeller is at least partially surrounded by a housing.
  • Centrifugal pumps are turbomachines in which centrifugal force is used to convey media. For this reason, they are also referred to as centrifugal pumps.
  • the medium to be pumped enters the centrifugal pump via a housing part, the suction port.
  • the medium is captured by the rotating impeller and carried to the outside. The thus impressed speed of the medium leads to a pressure increase within the centrifugal pump.
  • a central component of a pump is the impeller, which transfers the mechanical energy as an impulse to the fluid.
  • the impeller shape determines how the flow exits the pump.
  • With regard to the design of the impeller a distinction is made between closed, semi-open and open molds or molds with and without a cover and support disk. With a closed impeller, the impeller blade is connected on both sides with a disc. Main features of the housing are the flow supply and discharge to the impeller. Flow channels serve to convert the kinetic energy induced in the flow by the impeller into a static pressure. The production of conventional centrifugal pumps is very time consuming. All components are manufactured individually from different materials.
  • centrifugal pump must be assembled from the individual components.
  • the impeller which consists for example of a cast material, must be connected to the shaft, which is made for example of a steel.
  • conventional centrifugal pumps have a split housing that consists of several parts that need to be assembled together. Bearings and seals must be mounted between the moving components and the stationary parts of the centrifugal pump.
  • the materials for the individual components of the centrifugal pump must be selected so that they fulfill their respective tasks. Components with the load-bearing properties must have high strength and low brittleness. Components that come into contact with the medium to be pumped should be made of a hard, wear-resistant material.
  • EP 1 059 457 A2 discloses a centrifugal pump with an impeller arranged in a housing, which is driven via a shaft.
  • the shaft is rotatably mounted in the pump housing, wherein the bearing comprises a bearing holder in addition to a rolling bearing.
  • the bearing holder is detachably connected to the housing.
  • the bearing holder has on the impeller end facing a preferably integrally formed with a pipe part mounting part.
  • EP 1 533 528 A2 describes a method for producing an impeller for a centrifugal pump, in which a first part, which comprises a rear cover disk, is produced in a spraying or casting process and then a second part, which includes the front cover plate, is pushed onto the first part.
  • a centrifugal pump impeller which is composed of a plurality of sheet metal parts.
  • the energy-transferring blades are attached only to the force-transmitting cover plate.
  • the inlet region of the impeller forms a suction mouth, which is designed as a single part.
  • the suction mouth covers the blade beginnings.
  • a shovel-free cover disc covering the blade channels is secured to the blades between the impeller outlet and the maximum diameter of the suction mouth.
  • the object of the invention is to provide a centrifugal pump, in which the assembly effort is minimized.
  • the centrifugal pump should be as inexpensive to manufacture and be characterized by a long life, as well as a reliable operation.
  • the specifications of the centrifugal pump should be customizable with the least possible effort.
  • the centrifugal pump should be characterized by a good recyclability in terms of sustainable development.
  • the impeller is formed with the shaft as a one-piece component.
  • the unitary member is made of a building material by successively melting and solidifying layers by means of radiation.
  • the building material is metallic powder and / or granules particles.
  • ferrous and / or cobalt-containing particles used. These may contain additives such as chromium, molybdenum or nickel.
  • the metallic building material is applied in powder or granular form in a thin layer on a substrate.
  • the powdery material is locally completely remelted by means of radiation at the respective desired locations and forms a solid material layer after solidification.
  • the pad is lowered by the amount of a layer thickness and powder is applied again. This cycle is repeated until all layers have been remelted.
  • the finished component is cleaned of the excess powder.
  • a laser beam can be used, which generates the flow-guiding component from the individual powder layers.
  • the data for guiding the laser beam are generated on the basis of a 3D CAD body by means of software.
  • an electron beam EBM can also be used.
  • the centrifugal pump according to the invention preferably comprises a housing, which is likewise produced from the structural material by successive solidification of layers by means of radiation. It proves to be advantageous if the housing is formed in one piece and is formed around the one-piece component of impeller and shaft.
  • At least one bearing is arranged as a further component between the shaft and the housing, which is likewise produced by successive solidification of layers by means of radiation.
  • To generate the storage can be prepared for example by successive melting and solidification of layers by means of radiation from the building material with rotating body, which are arranged between the stationary housing parts and the rotating components of the centrifugal pump, such as the shaft.
  • the bodies may be spheres or cylinders.
  • these bodies are arranged in the bearings between an inner ring and / or an outer ring, which are also generatively formed from the building material and together with the bodies form the respective storage.
  • the building material may be formed as granules or powder.
  • spherical biologymaterial is used.
  • the impeller and the housing and / or between the shaft and the housing and seals are arranged as further components, which are produced by successive solidification of layers by means of radiation from the building material.
  • labyrinth seals can be formed in the generative structure of the centrifugal pump from the building material.
  • the sealing effect is based on the lengthening of the flow path through the gap to be sealed, which substantially increases the flow resistance.
  • the path extension is produced by an intermeshing ("meshing") of formations on rotating components and formations on stationary components, and these formations on the respective components are produced in the generative structure.
  • components which slide on one another and which have an annular configuration may be formed as seals, wherein preferably two rings correspond to one another.
  • One of the two rings is formed integrally from the housing.
  • the other ring is formed integrally with a rotating component, for example the shaft.
  • the centrifugal pump generated in this way has according to the invention components with different mechanical properties.
  • the building material for generating the entire centrifugal pump is chemically identical, according to the invention different metallic structures are produced by a variation of the radiation. This results in components with different metallic structures and thus different properties.
  • the entire centrifugal pump is manufactured from the same building material, preferably in a single continuous production process.
  • the invention enables, for example, the generative generation of low-cost or disposable products.
  • the generation of the centrifugal pump is a targeted control of the energy input in the construction of the component to change the mechanical properties in the micro volume of the material.
  • Subsequent heat treatment is dispensed with so that the locally occurring different material states are preserved. Elaborate coatings are also no longer required.
  • the energy input introduced by the radiation differs in the components which come into contact with the medium from the components which have predominantly supporting properties. This can be achieved, for example, by varying the intensity of the radiation.
  • the scanning speed with which the laser beam travels over the individual powder layers also influences the energy input and thus the resulting microstructure. Components which have load-bearing properties preferably have greater strength.
  • the single figure shows a sectional view of a centrifugal pump.
  • the figure shows a sectional view through a centrifugal pump assembly with an impeller 1, a housing 2 is generatively formed around the impeller 1.
  • the housing 2 is formed in one piece and has a suction nozzle 3 and a discharge nozzle 4.
  • the housing 2 in the exemplary embodiment is a spiral housing.
  • the impeller 1 is designed as a radial impeller and is driven by a shaft 5.
  • the shaft 5 is set in rotation by a motor, not shown in this illustration. Impeller 1 and shaft 5 form a one-piece component.
  • the shaft 5 is supported by bearings 6. Between the impeller 1 and the housing 2 seals 7 are arranged.
  • a metal powder of a ferrous material is applied in a thin layer on a plate.
  • the powder is a powder of a chromium molybdenum steel.
  • a laser beam acts and fuses the powdery particles together.
  • the base plate is lowered by the amount of layer thickness and powder is applied again. This cycle is repeated until all layers have been remelted.
  • the finished component is cleaned of the excess powder.
  • the 3D-form of the centrifugal pump is stored in a software as a data record.
  • the laser beam is moved by a control device in such a way that it melts the shape of the centrifugal pump by corresponding selective melting of the respective regions on the powder-coated plate and then solidifies these regions.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit zumindest einem Laufrad (1), einer Welle (5) und einem Gehäuse (2) als Komponenten. Das Laufrad (1) ist drehfest mit der Welle (5) verbunden und zumindest teilweise von einem Gehäuse (2) umgeben. Das Laufrad (1) ist mit der Welle (5) als einstückiges Bauteil aus einem Aufbaumaterial durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten mittels Strahlung generiert.

Description

KSB Aktiengesellschaft
67227 Frankenthal
Beschreibung
Kreiselpumpe
Die Erfindung betrifft Kreiselpumpe mit einem Laufrad, das drehfest mit einer Welle verbunden ist, wobei das Laufrad zumindest teilweise von einem Gehäuse umgeben ist. Kreiselpumpen sind Strömungsmaschinen, bei denen die Fliehkraft genutzt wird, um Medien zu fördern. Aus diesem Grund werden sie auch als Zentrifugalpumpen bezeichnet. Das zu fördernde Medium tritt über ein Gehäuseteil, den Saugstutzen, in die Kreiselpumpe ein. Das Medium wird vom rotierenden Laufrad erfasst und nach außen getragen. Die dadurch aufgeprägte Geschwindigkeit des Mediums führt zu einer Druck- Steigerung innerhalb der Kreiselpumpe.
Ein zentrales Bauteil einer Pumpe ist das Laufrad, das die mechanische Energie als Impuls an das Fluid überträgt. Die Laufradform bestimmt, wie die Strömung aus der Pumpe austritt. Man unterscheidet radiale, halbaxiale und axiale Laufräder. Hinsichtlich der Bauform des Laufrades werden geschlossene, halboffene und offene Formen unterschieden bzw. Formen mit und ohne einer Deck- und Tragscheibe. Bei einem geschlossenen Laufrad wird die Laufradschaufel auf beiden Seiten mit je einer Scheibe verbunden. Hauptmerkmale des Gehäuses sind die Strömungszu- bzw. -abführung zum Laufrad. Strömungskanäle dienen dazu, die durch das Laufrad in der Strömung induzierte kinetische Energie in einen statischen Druck umzuwandeln. Die Herstellung von herkömmlichen Kreiselpumpen ist sehr zeitaufwendig. Alle Komponenten werden einzeln aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt. Anschließend muss die Kreiselpumpe aus den Einzelkomponenten montiert werden. Beispielsweise muss das Laufrad, das beispielsweise aus einem Gusswerkstoff besteht, mit der Welle verbunden werden, die beispielsweise aus einem Stahl gefertigt ist. Zudem weisen herkömmliche Kreiselpumpen ein geteiltes Gehäuse auf, das aus mehreren Teilen besteht, die zusammen gebaut werden müssen. Zwischen den beweglichen Bauteilen und den ruhenden Teilen der Kreiselpumpe müssen Lagerungen und Dichtungen montiert wer- den.
Die Werkstoffe für die einzelnen Komponenten der Kreiselpumpe müssen so gewählt werden, dass sie ihren jeweiligen Aufgaben gerecht werden. Komponenten mit den tragenden Eigenschaften müssen eine hohe Festigkeit und eine geringe Sprödigkeit auf- weisen. Komponenten, die mit dem zu fördernden Medium in Kontakt kommen, sollten aus einem harten, verschleißbeständigen Werkstoff ausgeführt sein.
Es gibt im Stand der Technik zahlreiche Bestrebungen, die Fertigung und Montage von Kreiselpumpen zu vereinfachen.
So offenbart die EP 1 059 457 A2 eine Kreiselpumpe mit einem in einem Gehäuse angeordneten Laufrad, welches über eine Welle angetrieben wird. Die Welle ist drehbar im Pumpengehäuse gelagert, wobei die Lagerung neben einem Wälzlager einen Lagerhalter umfasst. Der Lagerhalter ist lösbar mit dem Gehäuse verbunden. Der Lagerhalter weist am dem Laufrad zugewandten Ende einen vorzugsweise mit einem Rohrteil einstückig ausgeführtes Montageteil auf. Die Ausführung hat den Vorteil, dass die aus Laufrad, Welle, und Lagerung bestehende Einheit unabhängig vom Gehäuse gefertigt werden kann. In der EP1 533 528 A2 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Laufrades für eine Kreiselpumpe beschreiben, bei dem ein erstes Teil, das eine hintere Deckscheibe umfasst, in einem Spritz - oder Gießverfahren hergestellt wird und anschließend ein zweites Teil, das die vordere Deckscheibe umfasst, auf den ersten Teiles aufgeschoben wird.
In der DE 37 31 161 A1 wird ein Kreiselpumpenlaufrad beschrieben, das aus mehreren Blechteilen zusammengesetzt ist. Zur Erzielung einer steifen Konstruktion sind die energieübertragenden Schaufeln ausschließlich an der kraftübertragenden Deckscheibe befestigt. Den Eintrittsbereich des Laufrades bildet ein Saugmund, welcher als Einzelteil ausgebildet ist. Der Saugmund überdeckt die Schaufelanfänge. Eine die Schaufelkanäle abdeckende schaufellose Deckscheibe ist zwischen dem Laufradaustritt und dem maximalen Durchmesser des Saugmundes an den Schaufeln befestigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe anzugeben, bei welcher der Montageaufwand minimiert wird. Die Kreiselpumpe soll möglichst kostengünstig herzustellen sein und sich durch eine hohe Lebensdauer, sowie eine zuverlässige Betriebsweise auszeichnen. Zudem sollen die Spezifikationen der Kreiselpumpe mit möglichst geringem Aufwand anpassbar sein. Weiterhin sollen bei der Kreiselpumpe Schäden durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten vermieden werden. Weiterhin soll sich die Kreiselpumpe im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung durch eine gute Recycelbarkeit auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kreiselpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Bei der erfindungsmäßen Kreiselpumpe ist das Laufrad mit der Welle als einstückiges Bauteil ausgebildet. Das einstückige Bauteil wird aus einem Aufbaumaterial durch aufeinanderfolgendes Schmelzen und Erstarren von Schichten mittels Strahlung hergestellt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Aufbaumaterial um metallische Pulver- und/oder Granulatteilchen. Bei einer Variante der Erfindung werden dazu eisenhaltige und/oder cobaldhaltige Partikel eingesetzt. Diese können Zusätze wie beispielsweise Chrom, Molybdän oder Nickel enthalten.
Der metallische Aufbauwerkstoff wird in Pulver- oder Granulatform in einer dünnen Schicht auf eine Unterlage aufgebracht. Der pulverförmige Werkstoff wird mittels Strahlung an den jeweils gewünschten Stellen lokal vollständig umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Anschließend wird die Unterlage um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und es wird erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird solange wiederholt, bis alle Schichten umgeschmolzen sind. Das fertige Bauteil wird vom überschüssigen Pulver gereinigt.
Als Strahlung kann beispielsweise ein Laserstrahl zum Einsatz kommen, welcher das strömungsführende Bauteil aus den einzelnen Pulverschichten generiert. Die Daten zur Führung des Laserstrahls werden auf Grundlage eines 3D-CAD-Körpers mittels einer Software erzeugt. Alternativ zu einem selektiven Laserschmelzen kann auch ein Elektronenstrahl (EBM) zum Einsatz kommen.
Ergänzend zu dem einstückigen Bauteil aus Laufrad und Welle umfasst die erfindungsgemäße Kreiselpumpe vorzugsweise ein Gehäuse, das ebenfalls aus dem Aufbaumate- rial durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten mittels Strahlung hergestellt ist. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gehäuse einstückig ausgebildet ist und um das einstückige Bauteil aus Laufrad und Welle geformt ist.
Bei einer Variante der Erfindung ist zwischen der Welle und dem Gehäuse zumindest eine Lagerung als weitere Komponente angeordnet, die ebenfalls durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten mittels Strahlung hergestellt wird. Zur Generierung der Lagerung können beispielsweise durch aufeinanderfolgendes Schmelzen und Erstarren von Schichten mittels Strahlung aus dem Aufbaumaterial mit rotierende Körper hergestellt werden, die zwischen den ruhenden Gehäuseteilen und den rotierenden Komponenten der Kreiselpumpe, wie beispielsweise der Welle, angeordnet sind. Bei den Körpern kann es sich beispielsweise um Kugeln oder Zylinder handeln. Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung sind bei den Lagerungen diese Körper zwischen einem Innenring und/oder einem Außenring angeordnet, die ebenfalls generativ aus dem Aufbaumaterial gebildet werden und gemeinsam mit den Körpern die jeweilige Lagerung bilden.
Ergänzend oder alternativ können zwischen ruhenden und rotierenden Komponenten der Kreiselpumpe Lagerungen angeordnet sein, die nicht verfestigtes Aufbaumaterial aufweisen. Das Aufbaumaterial kann dabei als Granulat oder Pulver ausgebildet sein. Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung wird dabei kugelförmiges Auf- baumaterial eingesetzt. Durch Abrollbewegungen auf dem Aufbaumaterial wird eine preiswerte und zuverlässige Lagerung zwischen ruhenden und rotierenden Komponenten der Kreiselpumpe geschaffen.
Vorzugsweise sind zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse und/oder zwischen der Welle und dem Gehäuse und Dichtungen als weitere Komponenten angeordnet, die durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten mittels Strahlung aus dem Aufbaumaterial hergestellt sind. Beispielsweise können beim generativen Aufbau der Kreiselpumpe aus dem Aufbaumaterial Labyrinthdichtungen herausgebildet werden. Die Dichtwirkung beruht auf der Verlängerung des Strömungsweges durch den abzudich- tenden Spalt, wodurch der Strömungswiderstand wesentlich erhöht wird. Vorzugsweise wird dabei die Wegverlängerung durch ein Ineinandergreifen („Verkämmung") von Ausformungen an rotierenden und Ausformungen an feststehenden Komponenten erzeugt. Diese Ausformungen an den jeweiligen Komponenten werden beim generativen Aufbau erzeugt.
Ergänzend oder alternativ können als Dichtungen aufeinander gleitende Bauteile ausgebildet werden, die ringförmig ausgebildet sind, wobei vorzugsweise zwei Ringe miteinander korrespondieren. Einer der beiden Ringe ist dabei einstückig aus dem Gehäuse ausgebildet. Der andere Ring wird einstückig mit einer rotierenden Komponente, bei- spielsweise der Welle, ausgebildet. Als besonders günstig erweist es sich, wenn die einzelnen Komponenten der Kreiselpumpe unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, die durch Variation der Strahlung generiert werden. Die Eigenschaften der einzelnen Komponenten, also beispielsweise der Welle, des Laufrades oder des Gehäuses können dabei durch Variationen der Strahlung beeinfiusst werden. Durch gezielte Steuerung der lokalen Wärmeeinbringung wird bei der Generierung der Kreiselpumpe eine Modifizierung der Werkstoffe ig e n schatten vorgenommen. Dadurch wird eine Kreiselpumpe geschaffen aus einem chemisch-homogenen Werkstoff. Die Kreiselpumpe weist jedoch Zonen und Gefüge mit unterschiedlichen Werkstoffzuständen und damit unterschiedlicher Eigenschaften auf.
Die auf diese Weise generierte Kreiselpumpe hat erfindungsgemäß Komponenten mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften. Obwohl das Aufbaumaterial zur Generierung für die gesamte Kreiselpumpe chemisch identisch ist, werden erfindungsgemäß unterschiedliche metallische Gefüge durch eine Variation der Strahlung hergestellt. Dadurch entstehen Komponenten mit unterschiedlichen metallischen Gefügen und somit unterschiedlichen Eigenschaften.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung wird die gesamte Kreiselpumpe aus dem gleichen Aufbaumaterial, vorzugsweise in einem einzigen fortlaufenden Her- stellungsprozess gefertigt.
Die Erfindung ermöglicht beispielsweise die generative Erzeugung von Low-Cost- bzw. Einmalprodukten. Die Erzeugung der Kreiselpumpe erfolgt eine gezielte Steuerung des Energieeintrags beim Aufbau des Bauteils zur Änderung der mechanischen Eigenschaften im Mikrovolu- men des Werkstoffs. Auf eine nachträgliche Wärmebehandlung wird verzichtet, sodass die lokal auftretenden unterschiedlichen Werkstoffzustände erhalten bleiben. Aufwendige Beschichtungen sind ebenfalls nicht mehr erforderlich. So unterscheidet sich der durch die Strahlung eingebrachte Energieeintrag in den Komponenten, die mit dem Medium in Kontakt kommen von den Komponenten, die vorwiegend tragende Eigenschaften haben. Dies kann beispielsweise durch Variation der Intensität der Strahlung erreicht werden. Auch die Scangeschwindigkeit, mit welcher der Laserstrahl über die einzelnen Pulverschichten verfährt, beeinflusst den Energieeintrag und somit das entstehende Gefüge. Komponenten, welcher tragende Eigenschaften haben, weisen dabei vorzugsweise eine größere Festigkeit.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung und aus der Zeichnung selbst.
Dabei zeigt die einzige Figur eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe.
Die Figur zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Kreiselpumpenanordnung mit einem Laufrad 1 , Ein Gehäuse 2 wird generativ um das Laufrad 1 ausgeformt. Das Gehäuse 2 ist einstückig ausgebildet und weist einen Saugstutzen 3 und einen Druckstutzen 4 auf. Bei dem Gehäuse 2 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein Spiralgehäuse.
Das Laufrad 1 ist als Radiallaufrad ausgeführt und wird von einer Welle 5 angetrieben. Die Welle 5 wird von einem in dieser Darstellung nicht gezeigten Motor in Rotation versetzt. Laufrad 1 und Welle 5 bilden ein einstückiges Bauteil.
Die Welle 5 ist über Lager 6 abgestützt. Zwischen dem Laufrad 1 und dem Gehäuse 2 sind Dichtungen 7 angeordnet.
Zur Generierung der Kreiselpumpe werden folgende Schritte nacheinander durchgeführt: Zunächst wird ein Metallpulver eines eisenhaltigen Werkstoffs in einer dünnen Schicht auf einer Platte aufgebracht. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Pulver um ein Pulver eines Chrommolybdänstahls. An den Stellen, an denen das Laufrad ausgebildet werden soll, wirkt ein Laserstrahl ein und verschmilzt die pulverförmigen Teilchen miteinander. Nach einer Erstarrung wird die Grundplatte um den Betrag der Schichtdicke abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird solange wiederholt, bis alle Schichten umgeschmolzen sind. Das fertige Bauteil wird vom überschüssigen Pulver gereinigt.
Die 3D-Form der Kreiselpumpe ist in einer Software als Datensatz hinterlegt. Der Laser- strahl wird von einer Steuerungseinrichtung so verfahren, dass er die Form der Kreiselpumpe durch entsprechendes selektives Aufschmelzen der jeweiligen Bereiche auf der mit Pulverschicht beschichteten Platte aufschmilzt und diese Bereiche dann erstarren.
Erfindungsgemäß wird der Energieeintrag so variiert, dass unterschiedliche Komponenten mit unterschiedlichen Gefügen und unterschiedlichen spezifischen Eigenschaften entstehen.

Claims

Patentansprüche Kreiselpumpe
1. Kreiselpumpe mit zumindest einem Laufrad (1), einer Welle (5) und einem Gehäuse (2) als Komponenten, wobei das Laufrad (1) drehfest mit der Welle (5) verbunden ist und das Laufrad (1 ) zumindest teilweise von einem Gehäuse (2) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (1) mit der Welle (5) als einstückiges Bauteil aus einem Aufbaumaterial durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten mittels Strahlung generiert ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus dem Aufbaumaterial durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten mittels Strahlung generiert ist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einstückig ausgebildet ist und um das einstückige Bauteil aus Laufrad (1) und Welle (5) aus dem Aufbaumaterial durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten mittels Strahlung generiert ist.
4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Welle (5) und dem Gehäuse (2) zumindest eine Lagerung (6) als weitere Komponente angeordnet ist, die aus dem Aufbaumaterial durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten mittels Strahlung generiert ist.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Welle (5) und dem Gehäuse (2) eine Lagerung (6) angeordnet ist, die nicht verfestigtes Aufbaumaterial als Granulat und/oder Pulver aufweist.
6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Laufrad (1) und dem Gehäuse (2) und/oder zwischen der Welle (5) und dem Gehäuse (2) und zumindest eine Dichtung (7) als weitere Komponente angeordnet ist, die aus dem Aufbaumaterial durch aufeinanderfolgendes Verfestigen von Schichten mittels Strahlung hergestellt ist.
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass Komponenten der Kreiselpumpe unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, die durch Variation der Strahlung generiert werden.
8. Verfahren zur Herstellung einer Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit folgenden Schritten:
— Aufbringung einer Schicht eines Aufbaumaterials auf eine Unterlage,
— selektives Einwirken einer Strahlung auf die Schicht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch gezielte Variation der Strahlung Komponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften generiert werden.
EP17765122.1A 2016-09-08 2017-09-01 Kreiselpumpe Active EP3510289B1 (de)

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PCT/EP2017/071990 WO2018046405A1 (de) 2016-09-08 2017-09-01 Kreiselpumpe

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EP3510289B1 EP3510289B1 (de) 2024-03-20
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EP17765122.1A Active EP3510289B1 (de) 2016-09-08 2017-09-01 Kreiselpumpe

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DE (1) DE102016217110A1 (de)
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