WO2019120975A1 - Kreiselpumpe mit gussbauteil - Google Patents

Kreiselpumpe mit gussbauteil Download PDF

Info

Publication number
WO2019120975A1
WO2019120975A1 PCT/EP2018/083431 EP2018083431W WO2019120975A1 WO 2019120975 A1 WO2019120975 A1 WO 2019120975A1 EP 2018083431 W EP2018083431 W EP 2018083431W WO 2019120975 A1 WO2019120975 A1 WO 2019120975A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
centrifugal pump
ceramic element
forms
pump according
impeller
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/083431
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Pickel
Original Assignee
KSB SE & Co. KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB SE & Co. KGaA filed Critical KSB SE & Co. KGaA
Publication of WO2019120975A1 publication Critical patent/WO2019120975A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2294—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for protection, e.g. against abrasion
    • 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
    • F04D29/42—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
    • F04D29/428—Discharge tongues
    • 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
    • F04D29/42—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
    • F04D29/4286—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps inside lining, e.g. rubber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/303—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the leading edge of a rotor blade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/304—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the trailing edge of a rotor blade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
    • F05D2300/22—Non-oxide ceramics
    • F05D2300/226—Carbides
    • F05D2300/2261—Carbides of silicon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/70—Treatment or modification of materials
    • F05D2300/702—Reinforcement

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump with a Gussbauteit.
  • Centrifugal pumps often use cast components. During casting, a solid material in the desired shape is created from a liquid material after solidification. Thus, the desired housing structures or wheels or other components of the centrifugal pump can be selectively generated.
  • the cost of providing the models or molds required for the casting is comparatively high, but relative to the number of cast components.
  • Cast materials in centrifugal pump construction are usually iron-carbon compounds.
  • Cast iron is an iron-carbon compound with a high carbon content that distinguishes cast material from steel.
  • gray cast iron in which the carbon occurs in the form of graphite
  • white cast iron in which the carbon occurs as carbide in the form of cementite.
  • centrifugal pumps which are used to convey solids-containing media, corrosion or wear occurs in the area of the components that come into contact with the fluid.
  • EP 760 019 B1 describes a corrosion and wear resistant chilled cast iron.
  • the object of the invention is to provide a centrifugal pump with at least one cast component, which is corrosion and wear resistant and also characterized by relatively low production costs. Furthermore, the centrifugal pump should have a long service life and be as flexible as possible.
  • At least one ceramic element is integrally integrated in the cast component of the centrifugal pump.
  • the ceramic element is fixed in a mold. Then the casting material is filled into the mold. After cooling, the composite component according to the invention is formed.
  • the ceramic element is arranged so that it forms a flow-guiding surface for the pumped medium of the centrifugal pump.
  • the ceramic element is significantly more wear and corrosion resistant to the casting.
  • the ceramic element can take on a stabilizing function in the cast component and thus form a supporting element.
  • the ceramic element has formations.
  • the formations of the ceramic element with the casting form a dovetail joint.
  • the formations of the ceramic element are formed as a bung. Such formations are sometimes referred to as feathers or pins and remotely recall the bifurcated shape of the tail of a swallow,
  • the ceramic element forms an inlet edge of an impeller of the centrifugal pump.
  • the impeller is designed as a stable Verbundbauteii, which has a high wear resistance especially in the range of high flow.
  • ceramic elements may form an impeller exit edge.
  • the medium flows through the suction mouth in the impeller in the axial direction and flows to the impeller inlet edges.
  • the medium is then deflected, for example by 90 °, and leaves in the radial direction along the impeller outlet edges of the impeller.
  • the impeller of the centrifugal pump is designed as a pure radial impeller.
  • the ceramic elements serve a higher wear resistance of the impeller.
  • a ceramic element forms at least part of a pump spur.
  • the pump spur is an area of the housing that is also exposed to very strong abrasive influences and signs of wear. It protrudes into the housing and forms the transition from the spiral housing to the discharge nozzle.
  • the entire pump spur is formed as a ceramic element, wherein this has formations which serve as anchoring in the cast serve.
  • a ceramic element may also be inserted in the region of the pump spur, so that it is surrounded by casting and thus only perceives a supporting function in the pump spur, without the ceramic element coming into direct contact with the conveying medium.
  • the ceramic element forms part of a split-ring seal.
  • Split ring seals serve to minimize backflow from the pressure range of the centrifugal pump to the suction area of the centrifugal pump. They usually comprise a race which is arranged on the radial outer side of the cover disk of an impeller and rotates with the impeller and a fixed split ring, which is arranged on a housing part and forms the counter element to the race.
  • the ceramic element forms a race of a split ring seal. By means of anchoring elements, the ceramic element is positively integrated in the cover plate of the impeller on its radial outer side.
  • the ceramic element may also form the split ring of a split ring seal.
  • This split ring forms the mating ring to the raceway and is formed via anchoring elements as a ceramic component and is integrally integrated via the anchoring elements in a housing part made of cast material.
  • the ceramic element forms a segment in the pump housing.
  • plate-shaped ceramic elements can be used to line a rounded shape on its surface with ceramic.
  • the plate-shaped ceramic elements have a corresponding curvature.
  • Plate-shaped ceramic elements prove particularly advantageous in the spiral housing of a centrifugal pump The fluid is accelerated in the radial direction and impinges on the inner walls of the impeller housing.
  • the inner walls can be provided with ceramic segments, which are designed plate-shaped. The segments are slightly tilted to each other and thus draw the Basic interior of the pump housing off.
  • Each element has protrusions that anchor to define the individual elements in the casting material of the pump housing.
  • the ceramic elements are formed from silicon carbide. This material proves to be particularly resistant to possible abrasion or wear.
  • the ceramic elements comprise fired or sintered ceramic.
  • the ceramic element is fixed with an adhesive in the mold, which forms no gases during pouring with the casting material. This avoids formation of voids in the cast material.
  • FIG. 1 is a sectional view of a centrifugal pump
  • FIG. 2 is a sectional view of a radial impeller
  • FIG. 3 is a sectional view of a housing part
  • FIG. 4 shows a side view of a pump housing
  • FIG. 5 is a sectional view of the pump housing according to Figure 4 along the
  • FIG. 6 is a front view of a pump housing; 7 shows a sectional view of the section line BB according to the illustration in FIG. 6, FIG.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a pump housing with a first variant of a pump spur
  • FIG. 9 shows a sectional view of a pump housing with a second embodiment of a pump spur.
  • the impeller 1 shows a centrifugal pump with an impeller 1.
  • the impeller 1 is formed as a closed radial impeller and has a support plate 2 and a cover plate 3. On the support plate 2 blades are arranged between the support plate 2 and the cover plate 3 passages are formed for conveying the medium.
  • the impeller 1 is flanked by a shaft 4.
  • the impeller 1 is surrounded by a housing 5.
  • the housing 5 forms a suction mouth 6, which is formed integrally with the housing 5 in the embodiment.
  • the centrifugal pump has a split ring seal arrangement 7.
  • the split ring seal arrangement 7 prevents fluid from the pressure region 8 of the centrifugal pump from flowing back into the suction region 9.
  • the impeller 1 is designed as a radial impeller.
  • FIG. 2 shows a section through an impeller 1 of a centrifugal pump.
  • the impeller 1 consists of a composite material, wherein the shaded areas represent a cast material and the blackened areas represent ceramic elements 11a to 11c.
  • a ceramic element 11a is integrated in the cover disk 3 of the radial impeller 1 on the radial outer side.
  • the ceramic element 11a has indentations 12 which serve to anchor the ceramic element 11a in the cast material of the impeller.
  • the ceramic element 11a forms the raceway of a split-ring sealing arrangement corresponding to the split-ring seal arrangement 7 in FIG 1 and thus represents a flow-guiding surface for the conveying medium of the centrifugal pump.
  • the formations 12 of the ceramic element 11a expand on the cast side to form a positive connection.
  • the formations 12 of the ceramic element 11a are formed such that they form a dovetail connection with the casting material, so that the ceramic element 11a is firmly integrated in the casting material by a positive connection.
  • the ceramic element 11a is of annular design and has a hard, conical outer circumferential surface, wherein a fluid film is formed between this outer surface and the corresponding inner surface.
  • the medium enters the impeller 1 in the axial direction according to the illustrated block arrow and impinges on impeller inlet edges formed of ceramic elements 11b.
  • the medium is deflected and leaves the impeller in the radial direction according to the illustrated block arrows, wherein the impeller outlet edges 11c are also formed of ceramic elements.
  • the impeller 1 has a hub 13 for mounting the impeller 1 on a shaft.
  • the ceramic element 11a forms the raceway of a split ring seal arrangement, which is formed in the embodiment of Figure 2 as an oblique gap.
  • FIG. 3 shows the counter element of this oblique gap sealing arrangement.
  • a ceramic element 1 id is integrated over formations in the cast material of the housing part.
  • the ceramic element 1 d forms the split ring of a split-ring sealing arrangement, wherein the raceway 11 a shown in FIG. 2 forms the counter-element thereto.
  • the formations 12 anchorages for a positive integration of the ceramic element 11d in the casting material of the housing part.
  • FIG. 4 shows a side view of the housing 5 of the centrifugal pump.
  • the housing 5 is designed as a spiral housing.
  • the fluid leaves the circular pump via a pressure connection 10.
  • FIG. 5 shows a sectional view along the section line AA of the pump housing 5 illustrated in FIG.
  • the inner walls of the housing 5 are lined with ceramic elements 11e, wherein only a few ceramic elements 11e are shown.
  • the ceramic elements 11e are formed as plate-like segments. This protects the housing against abrasion.
  • FIG. 6 shows a front view of the housing 5 of the centrifugal pump from the side of the pressure nozzle 10.
  • FIG. 7 shows a sectional illustration of the housing 5 along the section line B-B according to the illustration in FIG. Also in this illustration, it can be seen that the inner walls of the housing are lined with ceramic elements 11e, which are the
  • the ceramic material is significantly more resistant to abrasion and aggressive media than the cast material of the housing 5.
  • According to the ge entire housing does not have to be made of ceramic and there is no conventional inner coating of the housing required, for example, an enamel material, but there are individual Ceramic elements 11e, which are formed like a segment, integrated via a positive connection in the casting. For this purpose, the ceramic elements 11e on formations that serve as anchors in the cast material.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a housing 5 with a ceramic element 11e, which forms a pump spur.
  • the ceramic element 11g is hollow-cylindrical or cylindrical and is integrated into the casting.
  • FIG. 9 shows a pump housing 5 with a ceramic element 11f, which likewise forms a pump spur of the housing 5.
  • the ceramic element 11f has formations 12 which serve to anchor the ceramic element 11f in the cast material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Gussbauteil. Erfindungsgemäß ist zumindest ein Keramikelement (11a-11f) formschlüssig in das Gussbauteil der Kreiselpumpe integriert. Das Keramikelement (11a-11f) wird in der Gussform fixiert. Dann wird der Gusswerkstoff in die Gussform eingebracht. Nach Abkühlung entsteht das erfindungsgemäße Verbundbauteil.

Description

Beschreibung
Kreiselpumpe mit Gussbauteil
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Gussbauteit.
Bei Kreiselpumpen kommen häufig Gussbauteile zum Einsatz. Beim Gießen entsteht aus einem flüssigen Werkstoff nach dem Erstarren ein fester Körper in der gewünsch- ten Form. Somit können gezielt die gewünschten Gehäusestrukturen bzw. Laufräder o- der sonstige Bauteile der Kreiselpumpe erzeugt werden.
Diese Verfahren sind auch vorteilhaft für die Massenproduktion von Kreiselpumpenbau- teilen. Einen besonderen Vorteil bietet die Gestaltung von Bauteilen komplizierter Ge- stalt. Hohlräume im Inneren der Bauteile können mit Hilfe von Kernen hergestellt wer- den.
Die Kosten zur Bereitstellung der für den Guss erforderlichen Modelle bzw. Formen sind vergleichsweise hoch, relativieren sich jedoch mit der Anzahl der gegossenen Bauteile.
Gusswerkstoffe im Kreiselpumpenbau sind in der Regel Eisen-Kohlenstoff-Verbindun- gen. Gusseisen ist eine Eisen-Kohlenstoff-Verbindung mit einem hohen Kohlenstoffanteil, der Gusswerkstoff von Stahl unterscheidet. Dabei wird beispielsweise unterschieden zwischen Grauguss, in dem der Kohlenstoff in Form von Graphit Vorkommt, und weißem Gusseisen, in welchem der Kohlenstoff als Carbid in Form von Zementit vorkommt. Insbesondere bei Kreiselpumpen, die zur Förderung von feststoffhaltigen Medien einge- setzt werden, kommt es im Bereich der Bauteile, die mit dem Fördermedium in Kontakt kommen, zu Korrosions- bzw Verschleißerscheinungen.
Die EP 760 019 B1 beschreibt einen korrosions- und verschleißbeständigen Hartguss.
Fertigt man die gesamte Kreiselpumpe aus einem recht kostspieligen Guss bzw. sogar einem teuren Stahl, so kommt es zu vergleichsweise hohen Herstellungskosten und die Kteiselpumpen sind nicht mehr wettbewerbsfähig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe mit mindestens einem Gussbauteil anzugeben, die korrosions- und verschleißbeständig ist und sich zudem durch relativ geringe Herstellungskosten auszeichnet. Weiterhin soll die Kreiselpumpe eine hohe Lebensdauer aufweisen und möglichst flexibel einsetzbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist zumindest ein Keramikelement formschlüssig in das Gussbauteil der Kreiselpumpe integriert. Das Keramikelement wird in einer Gussform fixiert. Dann wird der Gusswerkstoff in die Gussform gefüllt. Nach Abkühlung entsteht das erfindungsgemäße Verbundbauteil.
Vorzugsweise wird dabei das Keramikelement so angeordnet, dass es eine strömungsführende Fläche für das Fördermedium der Kreiselpumpe bildet. Das Keramikelement ist gegenüber dem Guss deutlich verschleiß- und korrosionsbeständiger. Somit wird durch das Keramikelement das Guss-Verbundbauteil gegenüber dem Abrieb durch feststoffhaltige Medien geschützt. Weiterhin kann das Keramikelement eine stabilisierende Funktion im Gussbauteil wahmehmen und somit ein tragendes Element bilden. Zur formschlüssigen Integration des Keramikelementes in dem Gussbauteil erweist es sich als besonders günstig, wenn das Keramikelement Ausformungen aufweist. Diese erweitern sich vorzugsweise zur Bildung eines Formschlusses Bei einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung bilden die Ausformungen des Keramikelementes mit dem Guss eine Schwalbenschwanzverbindung Bei der Schwalbenschwanzverbindung sind die Ausformungen des Keramikelementes als Spund ausgebildet. Solche Ausformungen werden manchmal auch als Federn oder Zapfen bezeichnet und erinnern entfernt an die gegabelte Form des Schwanzes einer Schwalbe,
Bei einer Variante der Erfindung bildet das Keramikelement eine Eintrittskante eines Laufrads der Kreiselpumpe. Dadurch ist das Laufrad als stabiles Verbundbauteii ausgebildet, das insbesondere im Bereich von hohen Anströmungen eine hohe Verschleißbe- ständigkeit aufweist.
Ergänzend oder alternativ können Keramikelemente eine Laufradsaustrittskante bilden. Das Medium strömt durch den Saugmund im Laufrad in axialer Richtung zu und strömt die Laufradseintrittskanten an. Das Medium wird dann umgelenkt, beispielsweise um 90°, und verlässt in radialer Richtung entlang der Laufradsaustrittskanten das Laufrad. Vorzugsweise ist das Laufrad der Kreiselpumpe dabei als reines Radiallaufrad ausgebildet. Auch hier dienen die Keramikelemente einer höheren Verschleißbeständigkeit des Laufrads. Durch den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff ist es nicht erforderlich, das gesamte Laufrad aus verschleißbeständigem Material zu fertigen, sondern es reicht aus, lediglich die stark beanspruchten Bauteile, wie beispielsweise die Laufradseintrittskante bzw. die Laufradsaustrittskante mit Keramikmaterial zu versehen, wobei erfindungsgemäß die Keramik als Elemente vorliegen, die formschlüssig in das Gussbauteil integriert sind. Bei einer Variante der Erfindung bildet ein Keramikelement zumindest einen Teil eines Pumpensporns. Der Pumpensporn ist ein Bereich des Gehäuses, der ebenfalls sehr stark abrasiven Einflüssen und Verschleißerscheinungen ausgesetzt ist. Er ragt in das Gehäuse hinein und bildet den Übergang vom Spiralgehäuse zum Druckstutzen. Bei einer Variante der Erfindung ist der gesamte Pumpensporn als Keramikelement ausgebildet, wobei dieser Ausformungen aufweist, die als Verankerung im Guss dienen. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Keramikelement in den Bereich des Pumpensporns eingelegt sein, sodass es von Guss umgeben ist und somit lediglich eine Tragfunktion im Pumpensporn wahrnimmt, ohne dass das Keramikelement unmittelbar mit Fördermedium in Kontakt kommt.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung bildet das Keramikelement einen Teil einer Spaltringdichtung. Spaltringdichtungen dienen dazu, eine Rückströmung aus dem Druckbereich der Kreiselpumpe in den Saugbereich der Kreiselpumpe auf ein Minimum zu beschränken. Sie umfassen in der Regel einen Laufring, welcher an der radialen Außenseite der Deckscheibe eines Laufrads angeordnet ist und mit dem Laufrad rotiert und einen feststehenden Spaltring, der an einem Gehäuseteil angeordnet ist und das Gegenelement zu dem Laufring bildet. Bei einer Variante der Erfindung bildet das Keramikelement einen Laufring einer Spaltringdichtung. Mithilfe von Verankerungselementen ist das Keramikelement formschlüssig in der Deckscheibe des Laufrades an seiner radialen Außenseite integriert.
Ergänzend oder alternativ kann das Keramikelement auch den Spaltring einer Spaltring dichtung bilden. Dieser Spaltring bildet den Gegenring zu dem Laufring und ist über Verankerungselemente als Keramikbauteil ausgebildet und wird über die Verankerungselemente in einem aus Gusswerkstoff ausgeführten Gehäuseteil formschlüssig integriert.
Bei einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung bildet das Keramikelement ein Segment im Pumpengehäuse. Durch die Aufteilung in Segmente können plattenförmige Keramikelemente eingesetzt werden, um eine gerundete Form an ihrer Oberfläche mit Keramik auszukleiden. Vorteilhafterweise weisen die plattenförmige Keramikelemente eine entsprechende Krümmung auf. Plattenförmige Keramikelemente erweisen sich insbesondere vorteilhaft im Spiralgehäuse einer Kreiselpumpe Das Fördermedium wird in radialer Richtung beschleunigt und trifft auf die Innenwände des Laufradgehäuses. Die Innenwände können mit Keramiksegmenten versehen sein, die plattenförmig ausgeführt sind. Die Segmente sind zueinander leicht gekippt angeordnet und zeichnen somit den Grundinnenraum des Pumpengehäuses aus. Jedes Element verfügt über Ausformungen, die zur Verankerung dienen, um die einzelnen Elemente im Gusswerkstoff des Pumpengehäuses festzulegen.
Bei einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung sind die Keramikelemente aus Siliziumcarbid ausgebildet. Dieser Werkstoff erweist sich gegenüber möglichen Abriebs- bzw. Verschleißerscheinungen als besonders widerstandsfähig. Vorzugsweise umfassen die Keramikelemente gebrannte oder gesinterte Keramik.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundbauteils erweist es sich als besonders günstig, wenn das Keramikelement mit einem Kleber in der Gussform fixiert wird, der beim Ausgießen mit dem Gusswerkstoff keine Gase bildet. Dadurch wird eine Hohl- raumbildung im Gusswerkstoff vermieden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.
Dabei zeigt:
Figur 1 eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe,
Figur 2 eine Schnittdarstellung eines radialen Laufrades,
Figur 3 eine Schnittdarste’lung eines Gehäuseteils,
Figur 4 eine Seitenansicht eines Pumpengehäuses,
Figur 5 eine Schnittdarstellung des Pumpengehäuses gemäß Figur 4 entlang der
Schnittlinie A-A,
Figur 6 eine Vorderansicht eines Pumpengehäuses, Figur 7 eine Schnittdarstellung der Schnittlinie B-B gemäß der Darstellung in Figur 6,
Figur 8 eine Schnittdarstellung eines Pumpengehäuses mit einer ersten Variante eines Pumpensporns,
Figur 9 eine Schnittdarstellung eines Pumpengehäuses mit einer zweiten Ausführung eines Pumpensporns.
Figur 1 zeigt eine Kreiselpumpe mit einem Laufrad 1. Das Laufrad 1 ist als geschlossenes Radiallaufrad ausgebildet und weist eine Tragscheibe 2 sowie eine Deckscheibe 3 auf. Auf der Tragscheibe 2 sind Schaufeln angeordnet Zwischen der Tragscheibe 2 und der Deckscheibe 3 werden Passagen zum Fördern des Mediums gebildet. Das Laufrad 1 wird von einer Welle 4 angetneben. Das Laufrad 1 ist von einem Gehäuse 5 umgeben. Das Gehäuse 5 bildet einen Saugmund 6, der einstückig mit dem Gehäuse 5 im Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Die Kreiselpumpe weist eine Spaltringdichtungsanordnung 7 auf. Die Spaltringdichtungsanordnung 7 verhindert, dass Fluid aus dem Druckbereich 8 der Kreiselpumpe in den Saugbereich 9 zurück- fließt. Das Laufrad 1 ist als Radiallaufrad ausgebildet. Das Fluid strömt in axialer Rich- tung dem Laufrad zu und wird dann um 90° umgelenkt und tritt in radialer Richtung aus dem Laufrad 1 aus, wobei das Fluid auf die Innenwände des Gehäuses trifft. Durch einen Druckstutzen 10 verlässt das Fluid die Kreiselpumpe. Figur 2 zeigt einen Schnitt durch ein Laufrad 1 einer Kreiselpumpe. Das Laufrad 1 besteht aus einem Verbundwerkstoff, wobei die schraffierten Bereiche einen Guss erk- stoff darstellen und die geschwärzten Bereiche Keramikelemente 11a bis 11c. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist ein Keramikelement 11a in die Deckscheibe 3 des Radiallaufrades 1 an der radialen Außenseite integriert. Dazu weist das Kerami- kelement 11a Ausformungen 12 auf, die der Verankerung des Keramikelementes 11a im Gusswerkstoff des Laufrads dienen. Das Keramikelement 11a bildet den Laufring ei- ner Spaltringdichtungsanordnung entsprechend der Spaltringdichtungsanordnung 7 in Fig. 1 und stellt somit eine strömungsführende Fläche für das Fördermedium der Kreiselpumpe dar. Die Ausformungen 12 des Keramikelementes 11a erweitern sich guss- seitig zur Bildung eines Formschlusses. Im Ausführungsbeispiel sind die Ausformungen 12 des Keramikelementes 11a so ausgebildet, dass sie eine Schwalbenschwanzverbin- düng mit dem Gusswerkstoff eingehen, sodass das Keramikelement 11a fest im Gusswerkstoff durch einen Formschluss integriert ist. Das Keramikelement 11a ist ringartig ausgebildet und weist eine harte, kegelförmige äußere Mantelfläche auf, wobei sich zwischen dieser Außenfläche und der entsprechenden Innenfläche ein Fluidfilm ausbildet. Das Medium tritt gemäß des dargestellten Blockpfeils in axialer Richtung in das Laufrad 1 ein und trifft auf aus Keramikelementen 11b gebildeten Laufradeintrittskanten. Im Laufrad 1 wird das Medium umgelenkt und verlässt das Laufrad in radialer Richtung ge- mäß der dargestellten Blockpfeile, wobei die Laufradsaustrittskanten 11c ebenfalls aus Keramikelementen gebildet werden. Das Laufrad 1 weist eine Nabe 13 zur Montage des Laufrads 1 auf einer Welle auf.
Das Keramikelement 11a bildet den Laufring einer Spaltringdichtungsanordnung, die im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 als Schrägspalt ausgebildet ist.
Figur 3 zeigt das Gegenelement dieser Schrägspaltdichtungsanordnung. Bei dem in Fi- gur 3 dargesteilten Teil des Gehäuses 5 ist ein Keramikelement 1 id über Ausformungen im Gusswerkstoff des Gehäuseteils integriert. Das Keramikelement 1 d bildet den Spaltring einer Spaltringdichtungsanordnung, wobei der in Figur 2 dargestellte Laufring 11a das Gegenelement dazu bildet. Auch hier bilden die Ausformungen 12 Verankerungen für eine formschlüssige Integration des Keramikelementes 11d im Gusswerkstoff des Gehäusefeils.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht des Gehäuses 5 der Kreiselpumpe. Das Gehäuse 5 ist als Spiralgehäuse ausgebildet Über einen Druckstutzen 10 verlässt das Fluid die Krei- selpumpe.
Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnitlinie A-A des in Figur 4 dargestellten Pumpengehäuses 5. Die Innenwände des Gehäuses 5 sind mit Keramikelementen 11e ausgekleidet, wobei nur vereinzelte Keramikelemente 11e dargestellt sind. Die Keramikelemente 11e sind als plattenartige Segmente ausgebildet. Dadurch wird das Gehäuse gegen Abriebser- scheinungen geschützt.
Figur 6 zeigt eine Vorderansicht des Gehäuses 5 der Kreiselpumpe von der Seite des Druckstutzens 10 aus.
In Figur 7 ist eine Schnittdarstellung des Gehäuses 5 entlang der Schnittlinie B-B gemäß der Darstellung in Figur 6 gezeigt. Auch bei dieser Darstellung sieht man, dass die Innenwände des Gehäuses mit Keramikelementen 11e ausgekleidet sind, welche die
Innenwand des Gehäuses 5 gegen Abnutzungserscheinungen bzw. aggressive Medien schützen. Der Keramikwerkstoff ist deutlich beständiger gegen Abrieb und aggressiven Medien als der Gusswerkstoff des Gehäuses 5. Erfindungsgemäß muss nicht das ge samte Gehäuse aus Keramik gefertigt werden und es ist auch keine herkömmliche Innenbeschichtung des Gehäuses erforderlich, beispielsweise aus einem Emaille-Werkstoff, sondern es werden einzelne Keramikelemente 11e, die segmentartig ausgebildet sind, über einen Formschluss in den Guss integriert. Dazu weisen die Keramikelemente 11e Ausformungen auf, die als Verankerungen im Gusswerkstoff dienen.
Figur 8 zeigt eine Schnittdarstellung eines Gehäuses 5 mit einem Keramikelement 11e, welches einen Pumpensporn bildet. Das Keramikelement 11g ist hohlzylinderförmig bzw. zylinderförmig ausgeführt und wird in den Guss integriert.
Figur 9 zeigt ein Pumpengehäuse 5 mit einem Keramikelement 11f, das ebenfalls einen Purnpensporn des Gehäuses 5 bildet. Das Keramikelement 11f verfügt über Ausfor mungen 12, welche der Verankerung des Keramikelementes 11f im Gusswerkstoff die- nen.

Claims

Patentansprüche
1. Kreiselpumpe mit einem Gussbauteil, dadurch gekennzeichnet dass zumindest ein Keramikelement (11a bis 11f) formschlüssig in das Gussbauted in tegriert ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11a bis 11f) eine strömungsführende Fläche für das Fördermedium der Kreiselpumpe bildet.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kera- mikelement (11a bis 11f) Ausformungen (12) aufweist, die sich gussseitig zur Bildung eines Formschlusses erweitern
4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (12) des Keramikelementes (11a bis 11f) mit dem Guss eine Schwalbenschwanzverbindung bilden.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11 b) eine Laufradeintrittskante bildet.
6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11c) eine Laufradaustrittskante bildet. io
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11e, 11f) zumindest einen Teil eines Pumpensporns bildet.
8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11a) einen Laufring einer Spaltringdichtungsanordnung (7) bildet.
9. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11b) einen Spaltring einer Spaltringdichtungsanordnung (7) bildet.
10. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11e) ein Segment im Pumpengehäuse (5) bildet.
11. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11) aus einem Siliziumcarbid besteht.
12. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11 a bis 11f) Ausformungen (12) zur Verankerung im Guss- werkstoff aufweist.
13. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikelement (11a bis 11f) als tragender Bereich des Bauteils dient.
14. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils für eine Kreiselpumpe mit folgenden Schritten:
- Fixieren eines Keramikelementes (11 a bis 11f) in eine Gussform,
- Einbringen eines Gusswerkstoffs in die Gussform,
- Abkühlung des Verbundbauteils. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kefam:kelement (11a bis 11f) mit einem Kleber in der Gussform fixiert wird, der beim Ausgießen mit dem Gusswerkstoff keine Gase bildet
PCT/EP2018/083431 2017-12-21 2018-12-04 Kreiselpumpe mit gussbauteil WO2019120975A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017223602.7A DE102017223602A1 (de) 2017-12-21 2017-12-21 Kreiselpumpe mit Gussbauteil
DE102017223602.7 2017-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019120975A1 true WO2019120975A1 (de) 2019-06-27

Family

ID=64604650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/083431 WO2019120975A1 (de) 2017-12-21 2018-12-04 Kreiselpumpe mit gussbauteil

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017223602A1 (de)
WO (1) WO2019120975A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021260000A1 (de) * 2020-06-26 2021-12-30 KSB SE & Co. KGaA Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020003854A1 (de) 2020-06-26 2021-12-30 KSB SE & Co. KGaA Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien
DE102020003848A1 (de) 2020-06-26 2021-12-30 KSB SE & Co. KGaA Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien
DE102020003847A1 (de) 2020-06-26 2021-12-30 KSB SE & Co. KGaA Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien
DE102022124356A1 (de) 2021-10-04 2023-05-25 KSB SE & Co. KGaA Kreiselpumpe mit verschleißbeständiger Schleißwand mit Abstreifelementrschleißbeständiger Schleißwand mit Abstreifelement
AU2022361624A1 (en) 2021-10-04 2024-04-18 KSB SE & Co. KGaA Centrifugal pump having wear-resistant wear plate with scraper element

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59215998A (ja) * 1983-05-24 1984-12-05 Kawasaki Heavy Ind Ltd ポンプケ−シング
DE4326545A1 (de) * 1993-08-07 1995-02-09 Klein Schanzlin & Becker Ag Kreiselpumpe mit einer oder mehreren Schleißwänden
EP0760019B1 (de) 1994-05-17 1997-11-19 KSB Aktiengesellschaft Hartguss mit hoher korrosions- und verschleissbeständigkeit
CN204239271U (zh) * 2014-11-27 2015-04-01 宜兴市灵谷塑料设备有限公司 一种碳化硅内衬拼组结构的离心泵
CN205423273U (zh) * 2016-03-14 2016-08-03 石家庄科宏泵业有限公司 一种离心泵复合陶瓷过流部件

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1815668C3 (de) * 1968-12-19 1975-05-15 Zimmermann & Jansen Gmbh, 5160 Dueren Spiralgehäuse zur Aufnahme des Laufrades einer Kreiselpumpe, Insbesondere einer Baggerpumpe
DE2111877A1 (de) * 1971-03-12 1972-09-14 Zimmermann & Jansen Gmbh Spiralgehaeuse fuer eine Kreiselpumpe
CA1050343A (en) * 1975-08-21 1979-03-13 Takezo Nakazawa Ceramic lined centrifugal pump
DE3929758C2 (de) * 1989-09-07 1994-11-17 Klein Schanzlin & Becker Ag Kreiselpumpengehäuse in Blechbauweise
WO2010079088A1 (de) * 2009-01-09 2010-07-15 Sulzer Pumpen Ag Zentrifugalpumpe mit einer vorrichtung zur entfernung von partikeln
DE102014116466B3 (de) * 2014-11-11 2015-12-10 Uwe Würdig Saugseitige Spaltabdichtung bei einer Kreiselpumpe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59215998A (ja) * 1983-05-24 1984-12-05 Kawasaki Heavy Ind Ltd ポンプケ−シング
DE4326545A1 (de) * 1993-08-07 1995-02-09 Klein Schanzlin & Becker Ag Kreiselpumpe mit einer oder mehreren Schleißwänden
EP0760019B1 (de) 1994-05-17 1997-11-19 KSB Aktiengesellschaft Hartguss mit hoher korrosions- und verschleissbeständigkeit
CN204239271U (zh) * 2014-11-27 2015-04-01 宜兴市灵谷塑料设备有限公司 一种碳化硅内衬拼组结构的离心泵
CN205423273U (zh) * 2016-03-14 2016-08-03 石家庄科宏泵业有限公司 一种离心泵复合陶瓷过流部件

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 201538, Derwent World Patents Index; AN 2015-32738B, XP002788603 *
DATABASE WPI Week 201656, Derwent World Patents Index; AN 2016-489675, XP002788602 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021260000A1 (de) * 2020-06-26 2021-12-30 KSB SE & Co. KGaA Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017223602A1 (de) 2019-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019120975A1 (de) Kreiselpumpe mit gussbauteil
EP1977114B1 (de) Laufrad
EP2208908B1 (de) Bremsscheibe
DE60203214T2 (de) Turbinenschaufel mit Labyrinthschneidendichtung
DE102017204588B4 (de) Verbundbauteil
WO2001098664A1 (de) Seitenkanalpumpe
DE102017010152A1 (de) Kreiselpumpe mit verstärktem Kunststofflaufrad
DE102018125904B4 (de) Kühlmitteleinsteckpumpe mit Dichtscheibe zur Minimierung des Dichtspalts
DE102013010651A1 (de) Nasskupplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102009009389B4 (de) Verdichtergehäuse, Verdichter umfassend ein solches Verdichtergehäuse und Verfahren zur Herstellung eines Verdichtergehäuses
DE4326545C2 (de) Kreiselpumpe mit einer oder mehreren Schleißwänden
DE2163011A1 (de) Seitenkanalverdichter
DE2915235A1 (de) Fluegelzellenpumpe
DE202018004820U1 (de) Drehkolbenpumpe mit Verschleißelementen zur Förderung von mit Feststoffen durchsetzten Fördermedien
DE202013003630U1 (de) Magnetgekuppelte Pumpenvorrichtung mit hoher Beständigkeit
DE10062451A1 (de) Förderpumpe
DE759960C (de) Zahnradpumpe
DE102017100540B4 (de) Exzenterschneckenpumpe
DE102016206481B4 (de) Zellenradschleuse
DE102011089908B4 (de) Bremsscheibe
DE102008032460A1 (de) Drehmomentwandler mit Leitrad mit angegossener Seitenplatte
DE102020104985A1 (de) Ventilatorrad eines Axial- oder Diagonalventilators mit Wuchtring
WO2019025238A1 (de) Laufrad für abwasserpumpe
DE19717300A1 (de) Gehäuse oder Gehäuseteil für eine Propellerpumpe
DE3345097C2 (de) Rotationskompressor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18814572

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18814572

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1