EP0260261A1

EP0260261A1 - Laufrad

Info

Publication number: EP0260261A1
Application number: EP19860903204
Authority: EP
Inventors: Axel Riel; Roland Apfelbacher; Rolf Scherer; Helmut Schuppar; Jörg STARKE; Primo Lovisetto; Renzo Ghiotto
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG; Lowara SRL
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG; Lowara SRL
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1988-03-23
Also published as: DE3517499C2; WO1986006799A1; DE3517499A1; CN86103305A

Description

Laufrad

Die Erfindung betrifft ein Kreiselpumpenlaufrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

In Blechbauweise erstellte Laufräder sind in den vielfältigsten Konfigurationen bekannt. Die Problematik besteht darin, die aus dem dünnwandigen Material gefertigten Laufräder derart auszubilde daß sie die während des Betriebs auftretenden Kräfte zuverlässig aufnehmen und die Laufräder drehfest sowie stabil mit der Pumpenwelle zu verbinden sind. Bei der Konstruktion gemäß der DE-AS 17 03 266 erfolgt die Befestigung durch eine druckseitige Nabenscheibe, welche an einer ebenen Fläche der druckseitigen Laufrad deckscheibe drehmomentübertragend angebracht ist, im Abstand zur druckseitigen Laufraddeckscheibe verläuft und somit auf der Pumpenwelle eine zweite Anlagestelle für das Laufrad bildet. Die Befestigung erfolgt durch Verspannung auf einer Kegelfläche der Pumpenwelle. Nachteilig ist bei dieser Ausführungsform, daß innerhalb des Laufrades ein großer Totraum besteht, welcher Angriffsmöglichkeiten für Korrosion bietet bzw. schlecht zu reinigen ist. Gleiches gilt für das in der US-PS 30 25 069 gezeigte Laufrad, bei dem die Laufradteile auf einer mit der Welle verbundenen Nabe befestigt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für in Blechbauweise erstellte Laufräder eine einfache und vielseitig verwendbare Konstruktion zu finden, welche die bekannten Nachteile nicht aufweist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches. Durch die Verwendung nur einer einzigen druckseitigen Laufraddeckscheibe für eine einzige Baureihe ergeben sich neben einer erheblichen Teilereduzierung weitere Vorteile. Zur Anpassung an unterschiedliche Laufradaußendurchmesser werden bei der Herstellung Blechronden unterschiedlicher Durchmesser benutzt. Die Verwendung findende Nabenscheibe weist im Verbindungsbereich mit der druckseitigen Laufraddeckscheibe eine an sich bekannte gleiche Krümmung auf und liegt am rückwärtigen Teil des Einlaufbereiches des Laufrades an. Beim Erreichen der Pumpenwelle ändert sich der Verlauf der Nabenscheibe in axiale Richtung und es erfolgt eine Verbindung mit der Pumpenwelle durch bekannte tyittel. Dies kann mittels Buchsen, Kerbverzahnung und ähnlichem erfolgen. Der zwischen Nabenbuchse und Laufraddeckscheibe verbleibende, vom Biege- radius abhängige minimale Totraum kann in einfacher Weise, z.B. durch Dichtungsmittel flüssigkeitsdicht ausgebildet werden, so daß eine problemlose Reinigung des Laufrades möglich ist. Flüssigkeitsreste oder Reinigungsmittel können sich somit im Laufrad nicht mehr festsetzen.

Bei der Montage des Laufrades kann durch eine versetzte Anordnung der in der druckseitigen Laufraddeckscheibe und der Nabenscheibe angebrachten Axialschub-Ausgleichsδffnungen eine Einstellung des Durchströmquerschnittes erfolgen. Somit ist in einfacher Weise eine Anpassung des Laufrades an die jeweiligen Strömungsverhältnisse oder Betriebsbedingungen möglich.

Die in den zu verbindenden Teilen angebrachten AxialschubAusgleichsöffnungen würden dann nicht deckungsgleich, sondern in einer sich überschneidenden Anordnung vorliegen. Die

Ausgleichsöffnungen können zu diesem Zweck auch einen ovalen oder anders geformten Querschnitt aufweisen. Infolge der bis zur Pumpenwelle heruntergezogenen Laufraddeckscheibe und Nabenscheibe ist sichergestellt, daß die Axialschubausgleichsbohrungen keine Verbindung mit einem Totraum herstellen. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die saugseitige Laufraddeckscheibe aus zwei Teilen besteht, wobei der im radialen Laufradbereich angeordnete Deckscheibenteil eine gleiche oder größere Wandstärke aufweist als der im axialen und/oder halbaxialen Laufradbereich angeordnete Deckscheibenteil. Diese beiden saugseitigen Deckscheibenteile, die untereinander durch eine kreisförmige Schweißnaht verbunden sind, ermöglichen bei einer einfachen Herstellung die Konstruktion eines hoch belastbaren Laufrades. Infolge der Aufteilung in einen saugseitigen axialen und/oder halbaxialen Teil kann der gering belastete Eintrittsbereich des Laufrades als ein für alle Laufräder einer Baureihe einheitliphes Teil ausgebildet werden, welches ein materialsparendes Bauteil geringer Wandstärke darstellt. Für das den radialen Laufradbereich. abdeckende saug- seitige Deckscheibenteil findet entsprechend den jeweiligen Festigkeitsanforderungen ein dickeres und/oder höherwertigeres Material Verwendung. Somit können zu dessen Herstellung einfacher Werkzeuge eingesetzt und mit weniger Werkzeugen eine größere Vielzahl von Laufrädern erstellt werden.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die druckseitige Laufraddeckscheibe im Bereich der Nabenbefestigung als Unterlegscheibe ausgebildet ist. Bei der Befestigung des Laufrades auf der Pumpenwelle kann somit die Befestigungsmutter direkt an der rückwärtigen Laufraddeckscheibe zur Anlage gelangen.

Und eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der mit der Welle zu verbindende Ring der Nabenscheibe ein oder mehrere in Achsrichtung verlaufende Sicken entsprechende Öffnungen aufweist. Diese in der Nabenscheibe angebrachten Sicken können eine vielfältige Funktion besitzen. Zum einen können sie ein Widerlager für eine bekannte Nut-Feder-Verbindung bilden. Desweiteren läßt sich durch die Sicken ein Abziehwerkzeug für die Demontage des Pumpenlaufrades einführen. Und weiterhin ermöglichen die Sicken eine Entlüftung eines Gleitringdichtungsraumes, welcher sich unmittelbar hinter der Laufraddeckscheibe und innerhalb des von der Näbenscheibe begrenzten Raumes befindet. Eine Anordnung, welche eine erhebliche Reduzierung der Baulänge sicherstellt. Und letztl ich kann damit auch eine Axialschubentlastung erfolgen.

Zwecks einfacherer Fertigung sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß die Nabenscheibe mehrteilig ausgebildet ist. Somit kann der den Spaltring bildende Ring Bestandteil eines Rohres sein und im Bedarfsfall mit einer L-förmigen Nabenscheibe zu einem einheitlichen Ganzen verbunden werden, wobei der den Spaltring bildende Ring für eine Baureihe als einheitliches Bauteil gestaltbar ist.

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

Fig. 1 und 2 einen Schnitt durch ein befestigtes Laufrad, die

Fig. 3 und 4 als Einzelheiten die Verbindungen zwischen

Laufraddeckscheibe, Nabenscheibe und Pumpenwelle und die

Fig. 5 einen Querschnitt gemäß der Linie V-V in

Fig. 4.

Gemäß Fig. 1 ist innerhalb eines Pumpengehäuses 1, welches an einem Träger 2 befestigt ist, ein in Blechbauweise erstelltes Laufrad 3 angeordnet. Der Träger 2 kann sowohl ein separater Lagerstuhl oder ein mit dem Pumpengehäuse direkt verbundener Blockmotor sein. In der gezeigten Ausführungsform ist das Laufrad 3 mit der Pumpenwelle 4 durch eine Kerbverzahnung 5 verbunden. Die am Laufrad 3 an der druckseitigen Deckscheibe 6 angebrachte, hier U-förmige Nabenscheibe 7 stützt sich mit dem Ende des in Richtung der Wellenachse verlaufenden Ringes 8 an der Pumpenwelle 4 ab. Eine Mutter 9 wirkt mit einer Unterlegscheibe 10 auf die druckseitige Deckscheibe 6 ein und hält das Laufrad 3 auf der Pumpenwelle 4 fest.

Die sich vom Ring 8 in radialer Richtung erstreckende Scheibe 11 bzw. mittlere Teil der hier gezeigten U-förmigen Nabenscheibe 7 weist eine Form auf, die mit der druckseitigen Laufradkontur übereinstimmt. Somit verbleibt nur ein sehr kleiner Totraum 12 zwischen dem Laufrad 3 und der Nabenscheibe 7. Dieser läßt sich durch einfache bekannte Mittel abdichten bzw . verschließen oder ausfül len .

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Laufrad 3 mittels einer Buchse 13 auf der Pumpenwalle 4 befestigt ist, wobei zwischen Buchse und Pumpenwelle eine bekannte Nut-Feder-Verbindung Verwendung findet. Die Nabenscheibe 17 ist hier durch den Ring 8 fest mit der Buchse 13 verbunden. Die druckseitige Laufraddeckscheibe 6 weist im Nabenbereich eine angeformte Scheibe 14 auf. Diese dient als Unterlegscheibe für die Mutter 9 und gewährleistet eine sichere axiale Befestigung des Laufrades 3 auf der Pumpenwelle 4.

Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen des Laufrades 4 bildet ein vom Laufrad abstehender äußerer Ring der U-förmigen Nabenscheibe 7 den Laufring 15 einer Spaltringdichtung. Innerhalb des vom Laufring 15 eingeschlossenen Raumes läßt sich in vorteilhafter Weise eine Gleitringdichtung 16 anordnen, wodurch eine sehr kurze Bauweise der Kreiselpumpe ermöglicht wird. In der Fig. 2 ist eine zweiteilige Ausführungsform der U-förmigen Nabenscheibe gezeigt. Sie besteht hier aus einer L-förmigen Nabenscheibe 17, welche mit einem als rohrförmigen Einzelteil ausgebildeten Laufring 15 verschweißt is. t . Die in Fig.3 gezeigte Ausführungsform des Laufrades 3 hat eine L-förmige Nabenscheibe 17 für eine Ausführungsform ohne druckseitige Spaltringdichtung zum Gegenstand. Die Verbindung zwischen der druckseitigen Deckscheibe 6 und einer L-förmigen oder U-förmigen Nabenscheibe 17 oder 7 kann durch eine hier gezeigte Schweißnaht 18 und/oder durch nicht dargestellte Punktschweißungen erfolgen. Die Verbindung zwischen Pumpenwelle 4 und dem Laufrad 3 erfolgt unter Zwischenschaltung einer Buchse 13. Die der Axialschubentlastung dienende Öffnung 22 in der Nabenscheibe 17 und der Deckscheibe 6 ist in ihrem Querschnitt veränderbar. Bei der Montage des Laufrades kann durch eine versetzte Anordnung von Deckscheibe und Nabenscheibe der Durchströmquerschnitt zwischen Null und offen variiert werden. Somit läßt sich das Laufrad bereits bei der Herstellung ohne Schwierig- keiten an die jeweiligen Verhältnisse anpassen. Der Querschnitt kann sowohl runde als auch eckige Formen aufweisen.

Die Fig. 4 zeigt ein Laufrad, welches direkt auf der Pumpenwelle 4 befestigt ist. Die U-förmige Nabenscheibe ist hier ebenfalls zweiteilig ausgebildet und besteht aus einer L-förmige Nabenscheibe 17, wobei der vom Laufrad 3 abstehende Ring den Laufring 15 einer Spaltringdichtung bildet. Im Gegensatz zur Fig. 2 ist der mit der Pumpenwelle 4 in Verbindung stehende Ring 8 als rohrfδrmiges Einzelteil ausgebildet und mit der Scheibe 11 verschweißt. Die saugseitige Laufraddeckscheibe ist hier, ebenso wie in der Fig. 3, zweiteilig ausgeführt. Den Eintrittsbereich des Laufrades deckt eine dünnwandige Deckscheib 23 ab. Im radialen Laufradbereich, welcher durch hydraulische Kräfte und Fliehkräfte stark belastet ist, ist eine Deckscheibe 24 mit größerer Wandstärke angebracht. Untereinander sind die ringförmigen Deckscheiben durch eine umlaufende Schweißnaht 25 verbunden. Infolge dieser Ausgestaltung kann das Laufrad erhebli ch stärker belastet werden. Die Fig. 5 zeigt gemäß dem Schnitt V-V aus Fig. 4, wie die in der Fig. 4 gezeigte Ausführungsform mit der Pumpenwelle 4 verbunden ist. Der in Richtung der Drehachse verlaufende innere Ring 8 der Nabenscheibe weist in Achsrichtung verlaufende Sicken 19, 20 auf. Die Sicke 20 besitzt einen rechteckigen Querschnitt und dient als Widerlager für einen in die Pumpenwelle 4 eingelegten Mitnehmer 21. Die Sicken 19 üben eine Mehrfachfunktion aus. Zum einen wirken sie als Entlüftungsbohrung für den hinter dem Laufrad befindlichen Gleitringdichtungsraum und zum anderen lassen sich durch die Sicken 19Hilfsmittel einführen, welche ein Abziehen des Laufrades von der Pumpenwelle bewerkstelligen. Desweiteren können sie der Axialschubentlastung dienen.

Claims

Patentansprüche

1. Kreiselpumpenlaufrad in Blechbauweise, welches aus mehreren Einzelteilen zusammengebaut und auf einer Pumpenwel le befestigt ist, wobei eine Nabenscheibe an die druckseitige Laufraddeckscheibe angepaßt und damit sowie mit der Pumpenwelle drehmomentübertragend verbunden ist und die druckseitige Laufraddeckscheibe sowie der daran anliegende Teil der Nabenscheibe den gleich gekrümmten Verlauf aufweisen und die Nabenscheibe im Bereich der Pumpenwelle in einem mit seinem freien Ende vom Laufrad abgekehrten Ring übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) parallel zur Drehachse verläuft, daß die Krümmung der druckseitigen Laufraddeckscheibe (6) und der Nabenscheibe (7, 17) für alle Laufräder einer Baureihe den gleichen Verlauf aufweist und daß mittels versetzter Montage von Nabenscheibe (7, 17) und druckseitiger Laufraddeckscheibe (6) der Durchströmquerschnitt von darin angebrachten Axialschub-Ausgleichsöffnungen (22) einstellbar ist.

2. Kreiselpumpenlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die saugseitige Laufraddeckscheibe (6) aus zwei Teilen besteht, wobei der im radialen Laufradbereich angeordnete Deckscheibenteil eine gleiche oder größere Wandstärke aufweist als der im axialen und/oder halbaxialen Laufradbereich angeordnete Deckscheibenteil.

3. Kreiseϊpumpenlaufrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckseitige Laufraddeckscheibe (6) im Bereich der Nabenbefestigung als Unterlegscheibe (14) ausgebildet ist.

4. Kreiselpumpenlaufrad nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Welle (4) zu verbindende Ring (8) der Nabenscheibe (7, 17) eine oder mehrere in Achsrichtung verlaufende Sicken (19, 20) aufweist und die druckseitige Laufraddeckscheibe (6) im Bereich der Sicken (19, 20) entsprechende Öffnungen aufweist.

5. Kreiselpumpenlaufrad nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die

Nabenscheibe (7, 17) mehrteilig ausgebildet ist.