WO1996018822A1 - Kreiselpumpengehäuse mit innengehäuse aus kunststoff - Google Patents

Kreiselpumpengehäuse mit innengehäuse aus kunststoff Download PDF

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Armin Renneisen
Axel Riel
Frank Schwaab
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Ksb Aktiengesellschaft
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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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
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    • F05D2300/40—Organic materials
    • F05D2300/43—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump according to the preamble of claim 1.
  • Centrifugal pump housings are usually made of a metallic material. However, there are applications in which a pumped medium can damage the metallic material due to its aggressiveness. Pump housings made of plastic are suitable for conveying media of this type, since, in addition to their high resistance to aggressive media, they also enable inexpensive production. Pump cases made entirely of plastic have prevailed for applications that are subject to low pressure loads. In those applications, however, in which the pump housing is exposed to greater external or internal pressure loads, the plastic housing is reinforced by an outer metallic housing. This counteracts the property of the plastic to flow under the influence of pressure loads.
  • a pump housing is known, the outer housing of which is designed to be divided in the axial direction of a drive shaft, the part plane running through the pressure port and the suction port.
  • This design allows the molding production of an inner housing made of plastic, which is provided with already molded suction and pressure ports.
  • the inner housing In the area of a housing cover, the inner housing has a radially projecting collar.
  • Corresponding bundles are also located at the end of the suction and pressure ports. These collars are used to fix the inner housing and at the same time form a seal for flanges of pressure lines or housing covers to be fastened to them. Because plastics are subject to shrinkage and within the pump housing If changing pressures prevail, additional measures are required to ensure that the inner housing is securely seated.
  • the invention is based on the problem of minimizing the deformation behavior of a plastic inner housing under the influence of pressure or temperature. This problem is solved according to the features of claim 1.
  • the inner housing With the attachment of a radial extension in the area of the housing division, the inner housing is fixed relative to the outer housing.
  • the effect of temperature changes on the inner housing, which cause a change in length of the inner housing, can be significantly reduced.
  • the previous solutions, which provide for the fixing of an inner housing by means of collars acting as sealing surfaces on the housing faces, have a considerable axial distance between these collars. Under the influence of temperature and the resulting changes in length, the inner housing may be deformed.
  • the solution according to the invention provides for the inner housing to be fixed in the region of a housing division running transversely to the shaft axis.
  • the inner housing part surrounding an impeller has an outer projecting extension, which is defined in the region of the housing division between the two parts of the outer housing.
  • Embodiments of the invention which are described in claims 2 and 3, define the area in which the extension is arranged on the inner housing. This is usually the central area of the housing section that a
  • Impeller wrapped Depending on the size of the pump to be used, the position of the extension in the middle area can vary somewhat in order to match the partial level of a pressure port.
  • the further refinements of the invention describe the shape and mounting of the extension. It can be designed as a circumferential annular element or as projecting sections arranged in sections.
  • the shape of the above extension depends on the manner in which the counter surfaces can be produced in the area of the partial plane of the outer housing. This depends on the technical equipment available from a manufacturer.
  • Fig. 1 shows a section through a lined centrifugal pump
  • Fig. 2 is a view of a partial housing surface with an inserted inner housing
  • Fig. 3 is a partial view of an inner housing with a separate insert
  • Partial plane 1 is perpendicular to the drawing plane. It extends transversely to the shaft axis 2, through the pressure port 3 and forms a joining zone for housing parts 4, 5 which, when assembled, form an outer housing.
  • the housing part 4 here has a suction port 6 and the housing part 5 serves to receive the outer housing closing pressure cover 7.
  • the housing parts 4, 5 and the pressure cover 7 are held together with a plurality of connecting elements 8, here screw elements, distributed over the circumference of the outer housing.
  • An abutment 10 for a shaft seal 11 is attached in the area of a bushing for the shaft 9.
  • the housing part 5 of the outer housing has a groove 12, in which an extension 13 of an inner housing 14 engages.
  • this groove 13 can be provided on only one or on both housing parts 4, 5.
  • the inner housing 14 shown here is formed in one piece, this being dependent on the material used in each case. In the case of a soft, resilient material, the molded sealing surface 15 can be pushed into the suction nozzle 6 during assembly. A different design solution is used for materials that do not allow such deformation.
  • a liner 16 attached to the pressure cover 7 serves to close the inner housing 14, a sealing ring 17 effectively preventing the escape of liquid.
  • Fig. 2 which corresponds to a section along line A - A of Fig. 1, shows a view of the housing part 4 with inserted inner housing 14. In the left half of the picture, a circumferential extension 13 is shown, while in the right half of the picture several segment-like or Extentions 13 arranged in a sector are shown.
  • the extension 13 can also be designed as an insert. This could be a one-part or multi-part component, which can, for example, also be molded into the inner housing 14.
  • Mounts 16 formed on the housing part 4 have receptacles 17 for the housing parts 4, 5 holding means holding together. In the simplest form, these are threaded holes for fastening screws or bolts.
  • FIG. 3 shows an embodiment of an extension 13 which at the same time acts as a reinforcing element for the inner housing 14.
  • the extension 13 is part of a separate insert.
  • the part of the extension 13 which engages in the plastic of the inner housing 14 can be of different shapes. What is important is a shape that hinders the movement of the inner housing 14.
  • a ring element 18 with a T-shaped cross section is shown here by way of example. Its part enclosed by the material of the inner housing can additionally reinforce the wall surface against deformation. To improve the connection, it is also possible to provide a plurality of openings 19.
  • a projecting web then serves as an extension 13 for fixing the inner housing 14 between the parts 4, 5 of the outer housing.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein geteiltes Kreiselpumpengehäuse, welches mit einem auskleidenden Innengehäuse versehen ist. Das Innengehäuse verfügt über eine abstehende Erstreckung, mit der es in einer Teilungsebene des äußeren Kreiselpumpengehäuses festgelegt ist.

Description

Beschreibung
Kreiselpumpengehäuse mit Innengehäuse aus Kunststoff
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Kreiselpumpengehäuse bestehen gewöhnlich aus einem metallischen Werkstoff. Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen ein Fördermedium aufgrund seiner Aggressivität den metallischen Werkstoff schädigen kann. Für derartige Fördermedien sind aus Kunststoff bestehende Pumpengehäuse geeignet, da sie neben ihrer hohen Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Medien auch eine günstige Fertigung ermöglichen. Für durch Druckkräfte gering belastete Anwendungsfälle haben sich vollständig aus Kunststoff bestehende Pumpengehäuse durchgesetzt. In denjenigen Anwendungsfällen jedoch, bei denen das Pumpengehäuse größeren äußeren oder inneren Druckbelastungen ausgesetzt ist, wird das Kunststoffgehäuse durch ein äußeres metallisches Gehäuse verstärkt. Damit wird der Eigenschaft des Kunststoffes, unter dem Einfluß von Druckbelastungen zu fließen, entgegengewirkt.
Es ist ein Pumpengehäuse bekannt, dessen Außengehäuse in Achsrichtung einer Antriebswelle geteilt ausgebildet ist, wobei die Teilebene durch den Druckstutzen und den Saugstutzen verläuft. Diese Bauform erlaubt die formende Herstellung eines aus Kunststoff bestehenden Innengehäuses, welches mit bereits angeformten Saug- und Druckstutzen versehen ist. Im Bereich eines Gehäuse-Verschlußdeckels verfügt das Innengehäuse über einen radial abstehenden Bund. Entsprechende Bunde befinden sich auch am Ende der Saug- und Druckstutzen. Diese Bunde dienen der Fixierung des Innengehäuses und bilden gleichzeitig eine Dichtung für daran zu befestigende Flansche von Druckleitungen oder Gehäusedeckeln. Da Kunststoffe einer Schwindung unterliegen, und innerhalb des Pumpengehäuses wechselnde Drücke vorherrschen können, sind zusätzliche Maßnahmen zur sicheren Anlage des Innengehäuses erforderlich.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das Verformungsverhalten eines Kunststoff-Innengehäuses unter Druck- oder Temperatureinflüssen zu minimieren. Die Lösung dieses Problems erfolgt gemäß den Merkmalen des Anspruches 1.
Mit der Anbringung einer radialen Erstreckung im Bereich der Gehäuseteilung wird das Innengehäuse gegenüber dem Außengehäuse festgelegt. Auf das Innengehäuse einwirkende Temperaturwechsel, die eine Längenänderung des Innengehäuse verursachen, können in ihrer Wirkung erheblich reduziert werden. Die bisherigen Lösungen, die eine Festlegung eines Innengehäuses mittels als Dichtflächen wirkender Bunde an den Gehäusestirnseiten vorsieht, weisen zwischen diesen Bunden einen erheblichen axialen Abstand auf. Unter Temperatureinflüssen und den dadurch bedingten Längenänderungen kann es daher zu Verformungen des Innengehäuses kommen.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht zur Reduzierung der Verformungen eine Festlegung des Innengehäuses im Bereich einer quer zur Wellenachse verlaufenden Gehäuseteilung vor. Der ein Laufrad umgebende Innengehäuseteil verfügt über eine äußere abstehende Erstreckung, die im Bereich der Gehäuseteilung zwischen den beiden Teilen des Außengehäuses festgelegt ist.
Damit wird für das Innengehäuse ein Festpunkt geschaffen, von dem aus durch Temperatureinflüsse bedingte Längenänderungen sich auswirken können. Da diese vorstehende bzw. abstehende Erstreckung im Bereich zwischen den Gehäusestirnseiten angeordnet ist, wirken auf das Innengehäuse geringere Formänderungsarbeiten ein. Die Teilung des Außengehäuses verläuft in vorteilhafter Weise, z. B. bei einer einstufigen Kreiselpumpe mit axialem Saug- und radialem Druckstutzen, auch durch den Druckstutzen. Das Innengehäuse kann dann mit angespritzter oder angeformter Druckstutzenauskleidung versehen sein. Für die Saugstutzenauskleidung bietet sich eine andere konstruktive Lösung an.
Ausgestaltungen der Erfindung, die in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben sind, definieren den Bereich, in dem die Erstreckung am Innengehäuse angeordnet ist. Dies ist gewöhnlich der mittlere Bereich desjenigen Gehäuseabschnittes, der ein
Laufrad umhüllt. Je nach Baugröße der einzusetzenden Pumpe, kann die Lage der Erstreckung im mittleren Bereich etwas variieren, um mit der Teilebene eines Druckstutzens übereinzustimmen.
Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Form und Halterung der Erstreckung. Sie kann als umlaufendes ringförmiges Element oder als sektionsweise angeordnete vorstehende Abschnitte gestaltet sein. Die Form der vorstehenden Erstreckung ist abhängig von der Art und Weise, mit der die Gegenflächen im Bereich der Teilebene des Außengehäuses herstellbar sind. Dies ist abhängig von der bei einem Hersteller vorhandenen technischen Ausrüstung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen die
Fig. 1 einen Schnitt durch eine ausgekleidete Kreiselpumpe, die
Fig. 2 eine Ansicht auf eine Gehäuseteilfläche mit eingelegtem Innengehäuse und die
Fig. 3 eine Teilansicht auf ein Innengehäuse mit separatem Einlegeteil
In der Fig. 1 ist die Erfindung am Beispiel einer einstufigen Kreiselpumpe dargestellt, aber nicht darauf beschränkt. Die Teilebene 1 steht hier senkrecht auf der Zeichenebene. Sie verläuft quer zur Wellenachse 2, durch den Druckstutzen 3 und bildet eine Fügezone für Gehäuseteile 4, 5, die montiert ein Außengehäuse bilden.
Der Gehäuseteil 4 verfügt hier über einen Saugstutzen 6 und der Gehäuseteil 5 dient zur Aufnahme eines das Außengehäuse verschließenden Druckdeckels 7. Mit mehreren über den Umfang des Außengehäuses verteilt angeordneten Verbindungselementen 8, hier Schraubelemente, werden die Gehäuseteile 4, 5 und der Druckdeckel 7 zusammengehalten. Im Bereich einer Durchführung für die Welle 9 ist ein Widerlager 10 für eine Wellenabdichtung 11 angebracht.
In der Darstellung der Fig. 1 verfügt der Gehäuseteil 5 des Außengehäuses über eine Nut 12, in die eine Erstreckung 13 eines Innengehäuses 14 eingreift. Je nach Herstellungsart kann diese Nut 13 an nur einem oder an beiden Gehäuseteilen 4, 5 angebracht sein. Das hier dargestellte Innengehäuse 14 ist einteilig ausgebildet, wobei dies abhängig ist von dem jeweils Verwendung findenden Material. Bei einem weichen nachgiebigen Material kann die angeformte Dichtungsfläche 15 bei einer Montage in den Saugstutzen 6 geschoben werden. Bei Materialien, die eine derartige Verformung nicht zulassen, findet eine andere konstruktive Lösung Anwendung.
Eine am Druckdeckel 7 angebrachte Auskleidung 16 dient dem Verschluß des Innengehäuses 14, wobei ein Dichtungsring 17 einen Flüssigkeitsaustritt wirkungsvoll verhindert.
Durch die Festlegung des Innengehäuses 14 mit der radialen Erstreckung 13 zwischen den das Außengehäuse bildenden Gehäuseteilen 4, 5 wird die Formänderung des Innengehäuses unter Temperatureinflüssen wesentlich verringert. Die abstehende Erstreckung wirkt für das Innengehäuse 14 wie ein Festlager. Anstelle der bisher für die Formänderungsrechnung verwendeten Breite B ist nur noch der Abstand von der Erstreckung 13 zu den Endpunkten der Breite B zu verwenden. Dadurch wird das Innengehäuse 14 erheblich widerstandsfähiger gegenüber Formänderungen durch Temperatureinflüssen. Die Fig. 2, die einem Schnitt gemäß Linie A - A von Fig. 1 entspricht, zeigt eine Ansicht auf das Gehäuseteil 4 mit eingelegtem Innengehäuse 14. In der linken Bildhälfte ist eine umlaufende Erstreckung 13 dargestellt, während in der rechten Bildhälfte mehrere segmentartige bzw. sektorför ig angeordnete Erstreckungen 13 gezeigt sind. Die Erstreckung 13 kann auch als Einlegeteil ausgebildet sein. Dies könnte ein ein- oder mehrteiliges Bauteil sein, welches beispielsweise in das Innengehäuse 14 mit eingeformt sein kann. Am Gehäuseteil 4 angeformte Halterungen 16 verfügen über Aufnahmen 17 für die Gehäuseteile 4, 5 zusammenhaltende Befestigungsmittel. In der einfachsten Form sind dies Gewindebohrungen zur Befestigung von Schrauben oder Bolzen.
In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer Erstreckung 13 gezeigt, die für das Innengehäuse 14 gleichzeitig als Verstärkungselement wirkt. Die Erstreckung 13 ist hierbei Bestandteil eines separaten Einlegeteiles. Der in den Kunststoff des Innengehäuses 14 eingreifende Teil der Erstreckung 13 kann von unterschiedlicher Form sein. Wichtig ist eine das Innengehäuse 14 in seiner Bewegung behindernde Form. Beispielhaft ist hier ein im Querschnitt T-förmiges Ringelement 18 gezeigt. Dessen vom Material des Innengehäuses umschlossener Teil kann zusätzlich eine Verstärkung der Wandfläche gegenüber Verformungen bewirken. Zur Verbesserung der Verbindung ist es auch möglich, eine Vielzahl von Öffnungen 19 anzubringen. Ein abstehender Steg dient dann als Erstreckung 13 zur Fixierung des Innengehäuses 14 zwischen den Teilen 4, 5 des Außengehäuses.

Claims

Patentansprüche
1. Kreiselpumpe mit einem kräfteübertragenden, mindestens zweiteiligen Außengehäuse und einem aus Kunststoff bestehenden Innengehäuse, wobei das Innengehäuse mit einem radial vorstehenden Teil am Außengehäuse anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (4, 5) eine quer zu einer Wellenachse (2) verlaufende Gehäuseteilung (1) aufweist, daß das Innengehäuse (14) im Bereich der Gehäuseteilung (1) eine vorstehende Erstreckung (13) aufweist und daß die Erstreckung in der Gehäuseteilung (1) festgelegt ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehende Erstreckung (13) im mittleren Bereich der äußeren Umfangsflache des Innengehäuses angeordnet ist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mittlere Bereich über maximal 50 % der im Bereich des Außendurchmessers feststellbaren Breite (B) des Innengehäuses erstreckt.
4. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehende Erstreckung (13) ein- oder mehrteilig ist.
5. Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehende Erstreckung (13) in der Gehäuseteilung (1) eingeklemmt ist.
6. Kreiselpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehende Erstreckung (13) das Innengehäuse (14) im Außengehäuse (4, 5) positioniert. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung (13) als ein- oder mehrteiliges Einlegeteil (16) ausgebildet ist.
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