EP0943809B1 - Kreiselpumpe - Google Patents

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EP0943809B1
EP0943809B1 EP99890088A EP99890088A EP0943809B1 EP 0943809 B1 EP0943809 B1 EP 0943809B1 EP 99890088 A EP99890088 A EP 99890088A EP 99890088 A EP99890088 A EP 99890088A EP 0943809 B1 EP0943809 B1 EP 0943809B1
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EP
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centrifugal pump
housing
housing part
bearing support
pump
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Siegfried Ing. Heer
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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
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/628—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps 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
    • F04D29/40—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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump with a fixed on a drive shaft Impeller and a multi-part pump housing, which is partly made of plastic, in which a suction chamber arranged on the drive side of the impeller and a spiral one Pressure chamber are formed, one arranged in the area of the suction chamber Bearing bracket made of metallic material, and with the pump housing on the drive side has a suction flange and a housing cover in the area of the pressure chamber.
  • pumps are known from EP 208 074 A, DE 33 16 927 A or DE 43 19 618 A. known, which are partially made of plastic. In general, one is made of metal Housing part, the engine mounting u. Like. Contains a plastic spiral housing attached that surrounds the pump impeller. In this way it is possible to have a certain To achieve weight and cost savings, but such solutions need a relative large installation space. Especially when used for cooling water pumps in motor vehicles however, the installation space is naturally limited.
  • the bearing bracket as mechanical and thermal part subject to higher stress consists of metal, preferably of aluminum, magnesium or an aluminum or a magnesium alloy, whereby the storage heat is dissipated very quickly can be.
  • centrifugal pump ensures that the available space is optimally used. Furthermore, the corresponding Components stressed in an optimal way, according to their respective material. On in this way, considerable material and cost savings can be achieved.
  • the housing cover is made of plastic.
  • a special one Inexpensive and lightweight to build version provides that the Housing cover in one piece with the housing part forming the suction space at least in part is trained. Housing cover and housing part can, for example, by means of a melting process be made.
  • the bearing bracket is in one piece is formed with a drive-side mounting flange on which the Suction chamber is at least partially detachably attached housing part. This means that Possibility to combine different spiral geometries with different bearing brackets.
  • the bearing bracket can therefore also be permanently connected to the housing part.
  • Fig. 1 shows a conventional centrifugal pump 1 with a pump housing 2, which a metallic housing part 3, which the bearing bracket 3a, the suction chamber 4 and forms part of the spiral pressure chamber 5.
  • the suction chamber 4 is around Bearing bracket 3a arranged around.
  • the housing part 3 is on the side of the drive shaft 6 driven impeller 7 completed by a housing cover 8.
  • With reference numbers 9 is a coupling connected to the drive shaft.
  • the drive shaft 6 is mounted on the bearing bracket 3a via slide bearings 6a.
  • the bearing 6a is through a Mechanical seal 6b separated from suction chamber 4.
  • the Metallic housing part 3 is produced as a die-cast part and has a correspondingly large size Wall thicknesses, which has a negative impact on the total pump weight.
  • the centrifugal pump 21 shown in FIGS. 2 and 3 has a pump housing 22 which consists of a combination of several materials.
  • the bearing bracket 23 is designed as a separate, metallic housing part and serves to support the drive shaft 26.
  • the suction chamber 24 and the pressure chamber 25, however, are from one Plastic existing housing part 30 is formed, which with the bearing bracket 23 over Screw connections 31 is connected.
  • a housing cover 28 closes the housing part 30 in the area of the impeller 27, which is also made of plastic.
  • the housing part 30 and the housing cover 28 are connected to one another via screw connections 32.
  • a mounting flange 33 is formed in one piece with the bearing bracket 23, which on the one hand as a mounting plate for the centrifugal pump 21, and on the other hand for receiving the screw connection 31 for the housing part 30 is used.
  • the drive shaft 26 is on a bearing 26a, for example, a bearing Bearing bracket 23 stored.
  • the metallic bearing bracket 23 can on the one hand the bearing forces of the Take up drive shaft 26 and optimally dissipate the bearing heat.
  • an inlet-side suction mouth of the impeller 27 is designated.
  • a mechanical seal 26b is arranged between the camp 26a and the suction mouth 27a and the suction chamber 24 .
  • a drive unit, not shown, can be connected to the clutch 29 become.
  • the suction flange 24a can also expediently be made in one piece with the housing part 30 and thus be made of plastic.
  • the advantageously produced in the injection molding process Housing part 30 made of plastic is much cheaper to produce than in Fig. 1 apparent, die-cast housing part 3 and beyond also more complicated workpiece geometries of the housing part 30 made of plastic much more reliable be made as of metal.
  • Ryton with a density of approximately 1.98 kg / dm 3 for example, can be used as the plastic material for the housing part 30 and the housing cover 28.
  • the bearing bracket 23 is advantageously made of aluminum or magnesium or one corresponding aluminum or magnesium alloy.
  • the design of the centrifugal pump according to the invention enables a cost reduction of up to about 50% and a weight reduction of up to about 30% compared to conventional ones Centrifugal pumps with a metal housing.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem auf einer Antriebswelle befestigten Laufrad und einem mehrteiligen Pumpengehäuse, das teilweise aus Kunststoff hergestellt ist, in welchem ein auf der Antriebsseite des Laufrades angeordneter Saugraum und ein spiralförmiger Druckraum ausgebildet sind, wobei ein im Bereich des Saugraumes angeordneter Lagerträger aus metallischem Werkstoff besteht, und wobei das Pumpengehäuse auf der Antriebsseite einen Ansaugflansch und im Bereich des Druckraumes einen Gehäusedeckel aufweist.
Bei konventionellen Kreiselpumpen, insbesondere Wasserpumpen, der eingangs genannten Art werden der Saugraum, zumindest ein Teil des Druckraumes und der Lagerträger für die Antriebswelle aus einem einzigen, metallischen Gehäuseteil gebildet. Derartige Pumpen sind zwar robust, die hohe Dichte des metallischen Pumpengehäuses wirkt sich aber nachteilig auf das Gesamtgewicht der Pumpe aus. Insbesonders, wenn kompliziertere Geometrien des Gehäuses erforderlich sind, ist der Herstellungsaufwand allerdings relativ hoch.
Weiters sind aus der EP 208 074 A, der DE 33 16 927 A oder der DE 43 19 618 A Pumpen bekannt, die teilweise aus Kunststoff bestehen. Allgemein wird dabei an einen aus Metall hergestellten Gehäuseteil, der Motorlagerung u. dgl. beinhaltet, ein Spiralgehäuse aus Kunststoff aufgesetzt, das das Pumpenlaufrad umgibt. Auf diese Weise ist es zwar möglich eine gewisse Gewichts- und Kosteneinsparung zu erzielen, aber solche Lösungen benötigen einen relativ großen Bauraum. Gerade bei der Anwendung für Kühlwasserpumpen von Kraftfahrzeugen ist jedoch der Bauraum naturgemäß beschränkt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Kreiselpumpe der eingangs genannten Art das Gesamtgewicht und den Herstellungsaufwand zu vermindern.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Saugraum einerseits durch den Lagerträger und andererseits durch einen aus Kunststoff bestehenden und den Lagerträger umgebenden, mit dem Lagerträger vorzugsweise lösbar verbundenen Gehäuseteil begrenzt ist.
Gehäuseteile, welchen geringeren thermischen oder mechanischen Belastungen unterliegen, sind somit aus Kunststoff. Durch die geringe Dichte des Kunststoffes kann das Gesamtgewicht der Pumpe wesentlich reduziert werden. Der Lagerträger als mechanisch und thermisch höher beanspruchter Teil besteht aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, Magnesium bzw, einer Aluminium- oder einer Magnesiumlegierung, wodurch die Lagerwärme sehr rasch abgeführt werden kann.
Durch die besondere Ausbildung der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe wird erreicht, daß der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt wird. Weiters werden die entsprechenden Bauteile in optimaler Weise, entsprechend ihrem jeweiligen Werkstoff, beansprucht. Auf diese Weise kann eine erhebliche Material- und Kosteneinsparung erzielt werden.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß der Gehäusedeckel aus Kunsttoff besteht. Eine besonders kostengünstige und mit geringem Gewicht zu bauende Ausführung sieht vor, daß der Gehäusedeckel einteilig mit dem den Saugraum zumindest zum Teil bildenden Gehäuseteil ausgebildet ist. Gehäusedeckel und Gehäuseteil können dabei beispielsweise mittels Ausschmelzverfahren hergestellt sein.
Eine weitere Gewichtseinsparung ergibt sich, wenn der Ansaugflansch aus Kunststoff besteht und vorzugsweise einteilig mit dem den Saugraum zumindest zum Teil bildenden Gehäuseteil ausgebildet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß der Lagerträger einstückig mit einem antriebsseitigen Befestigungsflansch ausgebildet ist, auf welchem der den Saugraum zumindest zum Teil bildende Gehäuseteil lösbar befestigt ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Spiralgeometrien mit verschiedenen Lagerträgern zu kombinieren. Der Lagerträger kann also auch unlösbar mit dem Gehäuseteil verbunden sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine konventionelle Kreiselpumpe im Längsschnitt,
Fig. 2
eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe im Längsschnitt und
Fig. 3
eine Draufsicht auf die Kreiselpumpe von der Seite des Befestigungsflansches.
Fig. 1 zeigt eine konventionelle Kreiselpumpe 1 mit einem Pumpengehäuse 2, welches aus einem metallischen Gehäuseteil 3 besteht, welcher den Lagerträger 3a, den Saugraum 4 und einen Teil des spiralförmigen Druckraumes 5 ausbildet. Der Saugraum 4 ist dabei um den Lagerträger 3a herum angeordnet. Der Gehäuseteil 3 wird auf der Seite des durch die Antriebswelle 6 angetriebenen Laufrades 7 von einem Gehäusedeckel 8 abgeschlossen. Mit Bezugszeichen 9 ist eine an die Antriebswelle anschließende Kupplung bezeichnet. Die Antriebswelle 6 ist über Gleitlager 6a am Lagerträger 3a gelagert. Das Lager 6a ist durch eine Gleitringdichtung 6b vom Saugraum 4 getrennt. Auf der Eintrittsseite des Laufrades 7 ist ein mit dem Laufrad umlaufender Saugmund 7a angeordnet, welcher eine strömungsgünstige Querschnittsanpassung zwischen Saugraum 4 und Eintrittsbereich des Laufrades 7 bildet. Der metallische Gehäuseteil 3 wird als Druckgußteil hergestellt und weist entsprechend große Wandstärken auf, was sich nachteilig auf das Pumpengesamtgewicht auswirkt.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Kreiselpumpe 21 dagegen weist ein Pumpengehäuse 22 auf, welches aus einer Kombination von mehreren Werkstoffen besteht. Der Lagerträger 23 ist dabei als separater, metallischer Gehäuseteil ausgebildet und dient zur Lagerung der Antriebswelle 26. Der Saugraum 24 und der Druckraum 25 dagegen werden von einem aus Kunststoff bestehenden Gehäuseteil 30 gebildet, welcher mit dem Lagerträger 23 über Schraubverbindungen 31 verbunden ist. An den Gehäuseteil 30 schließt ein Gehäusedeckel 28 im Bereich des Laufrades 27 an, welcher ebenfalls aus Kunststoff besteht. Der Gehäuseteil 30 und der Gehäusedeckel 28 sind über Schraubverbindungen 32 miteinander verbunden.
Einteilig mit dem Lagerträger 23 ist ein Befestigungsfiansch 33 ausgebildet, welcher einerseits als Montageplatte für die Kreiselpumpe 21, und andererseits zur Aufnahme der Schraubverbindung 31 für den Gehäuseteil 30 dient.
Die Antriebswelle 26 ist über ein beispielsweise als Wälzlager ausgebildetes Lager 26a am Lagerträger 23 gelagert. Der metallische Lagerträger 23 kann einerseits die Lagerkräfte der Antriebswelle 26 aufnehmen und die Lagerwärme optimal abführen.
Mit 27a ist ein eintrittsseitiger Saugmund des Laufrades 27 bezeichnet. Zwischen dem Lager 26a und dem Saugmund 27a bzw. dem Saugraum 24 ist eine Gleitringdichtung 26b angeordnet. An die Kupplung 29 kann ein nicht weiter dargestelltes Antriebsaggregat angeschlossen werden.
Zweckmäßigerweise kann auch der Ansaugflansch 24a einteilig mit dem Gehäuseteil 30 und somit aus Kunststoff ausgeführt sein. Der vorteilhafterweise im, Spritzgußverfahren hergestellte Gehäuseteil 30 aus Kunststoff ist wesentlich kostengünstiger herzustellen, als der in Fig. 1 ersichtliche, im Druckgußverfahren hergestellte Gehäuseteil 3 und darüber hinaus können auch kompliziertere Werkstückgeometrien des Gehäuseteiles 30 aus Kunststoff viel prozeßsicherer hergestellt werden als aus Metall.
Als Kunststoffmaterial für den Gehäuseteil 30 und den Gehäusedeckel 28 kann beispielsweise Ryton mit einer Dichte von etwa 1,98 kg/dm3 verwendet werden.
Der Lagerträger 23 besteht zweckmäßigerweise aus Aluminium oder Magnesium oder einer entsprechenden Aluminium- bzw. Magnesiumlegierung.
Dadurch, daß ein Lagerträger 23 für verschiedene Gehäuseteile 30 und somit auch für verschiedene Spiralgeometrien verwendet werden kann, kann eine hohe Variationsvielfalt mit äußerst geringem Herstellungsaufwand erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Ausführung der Kreiselpumpe ermöglicht eine Kostenreduktion bis zu etwa 50% und eine Gewichtsreduktion von bis zu etwa 30% im Vergleich zu konventionellen Kreiselpumpen mit Metallgehäuse.

Claims (8)

  1. Kreiselpumpe mit einem auf einer Antriebswelle (26) befestigten Laufrad (27) und einem mehrteiligen Pumpengehäuse (22), das teilweise aus Kunststoff hergestellt ist, in welchem ein auf der Antriebsseite des Laufrades (27) angeordneter Saugraum und ein spiralförmiger Druckraum (25) ausgebildet sind, wobei ein im Bereich des Saugraumes (24) angeordneter Lagerträger (23) aus metallischem Werkstoff besteht, und wobei das Pumpengehäuse (22) auf der Antriebsseite einen Ansaugflansch (24a) und im Bereich des Druckraumes (25) einen Gehäusedeckel (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugraum (24) einerseits durch den Lagerträger (23) und andererseits durch einen aus Kunststoff bestehenden und den Lagerträger (23) umgebenden, mit dem Lagerträger (23) vorzugsweise lösbar verbundenen Gehäuseteil (30) begrenzt ist.
  2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (28) aus Kunststoff besteht.
  3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (28) einteilig mit dem den Saugraum (24) zum Teil bildenden Gehäuseteil (30) ausgebildet ist.
  4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugflansch (24a) aus Kunststoff besteht und vorzugsweise einteilig mit dem den Saugraum (24) zum Teil bildenden Gehäuseteil (30) ausgebildet ist.
  5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerträger (23) einstückig mit einem antriebsseitigen Befestigungsflansch (33) ausgebildet ist, auf welchen der den Saugraum (24) zumindest zum Teil bildende Gehäuseteil (30) vorzugsweise lösbar befestigt ist.
  6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerträger (23) aus Aluminium oder Magnesium oder einer Aluminium- bzw. Magnesiumlegierung besteht.
  7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugraum (24) ringförmig ausgebildet ist und den Lagerträger (23) außen umgibt, und daß der Gehäuseteil (30) im wesentlichen konzentrisch zum Lagerträger (23) ausgebildet ist.
  8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseteil (30) den Druckraum (25) teilweise begrenzt.
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