DE10102104A1 - Laufradsystem für Pumpen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufradsystem für Pumpen mit einer in einem Gehäuse (17) angeordneten Antriebswelle (6), die mit einem Laufrad (18) zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist. DOLLAR A Zur Erhöhung der Betriebssicherheit und -verfügbarkeit und Reduzierung der Instandhaltungskosten wird vorgeschlagen, dass das Laufrad (18) aus einem keramischen Werkstoff besteht und dass das Laufrad (18) auf einer Kompensationseinheit (2) zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufradsystem für Pumpen mit einer in einem Gehäuse angeordneten Antriebswelle, die mit einem Laufrad zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist.

Umwälzpumpen werden z. B. in der chemischen Industrie zum Fördern und/oder Umwälzen von zum Teil aggressiven Medien verwendet. So wird z. B. in einer Dünnsäure-Rückgewinnungsanlage nach der EP 0 476 744 B1 70%ige Schwe­ felsäure mit einer Temperatur von 120°C umgewälzt.

Derartige aggressive Medien bewirken, dass die Laufräder einer sehr starken Belastung unterliegen und nur eine beschränkte Laufzeit haben. Danach müssen diese Laufräder ausgetauscht werden. Hierzu muss die Pumpe abgestellt wer­ den. Bei einem kontinuierlichen Produktionsprozess muss die zu reparierende Pumpe durch eine funktionierende ersetzt werden. Dies alles bedingt hohe Ko­ sten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Laufradsystem für Pumpen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die Betriebssicherheit und -verfügbarkeit erhöht ist und die Instandhaltungskosten der Pumpen redu­ ziert sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Laufrad aus ei­ nem keramischen Werkstoff besteht und dass das Laufrad auf einer Kompensati­ onseinheit zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist.

Keramische Laufräder sind extrem unanfällig gegenüber aggressiven (korrosiv und abrasiv) Medien, wie z. B. Schwefelsäure, so dass ihre Lebensdauer we­ sentlich länger ist als bei Laufrädern aus metallischen Werkstoffen.

Nachteilig ist jedoch, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von keramischen Laufrädern völlig verschieden von dem der metallischen Antriebswelle ist.

Aus diesem Grund schlägt die Erfindung vor, dass das Laufrad auf einer Kom­ pensationseinheit zur Aufnahme der Wärmeausdehnung aufgeschoben ist. Hier­ durch wird die unterschiedliche Wärmeausdehnung aufgefangen, so dass es zu keinen gefährlichen Spannungen kommen kann.

In bevorzugter Ausführungsform ist die Kompensationseinheit eine Hülse mit äu­ ßerem Kammprofil. Auf dieser Hülse ist dann das Laufrad aufgeschoben. Die Kompensationseinheit ist zweckmäßigerweise zum besseren Halt auf eine Buch­ se, wie z. B. einer Rotgussbuchse aufgebracht.

Erfindungsgemäß ist die Kompensationseinheit aus Teflon (PTFE) hergestellt.

Bevorzugt ist das Kammprofil der Kompensationseinheit senkrecht zur Längs­ achse der Antriebswelle geneigt, so dass sich die einzelnen Kämme umlegen können.

Zur Erhöhung der Lebenszeit der Kompensationseinheit werden dem Teflon vor­ teilhafterweise festigkeitserhöhende Füllstoffe zugemischt. Diese Füllstoffe kön­ nen z. B. aus einem oder mehreren der nachfolgenden Stoffe bestehen: Graphit, Talkum, Kreide, Titandioxid, Siliziumkarbid, Glaspartikel. Glaspartikel haben sich als besonders effizient erwiesen.

Die Antriebswelle ist bevorzugt eine einstückige hohle Welle. Das Laufrad ist in bevorzugter Ausführungsform über eine das Laufrad und die Antriebswelle axial durchragende Dehnschraube über eine Laufradmutter am stirnseiteigen Ende des Laufrades und einer Kontermutter am antriebsseitigen Ende der Antriebswel­ le mit der Antriebswelle kraftschlüssig verbunden.

Vorteilhafterweise deckt die Laufradmutter das stirnseitige Ende des Laufrades nahezu vollständig ab.

Jeweils zwischen der Laufradmutter und dem Laufrad und dem Laufrad und der Antriebswelle ist zur Übertragung des Drehmoments und Abdichtung eine Flach­ dichtung, bevorzugt eine Elastomerflachdichtung angeordnet.

Folgende Vorteile hat das erfindungsgemäße Laufradsystem:

• - sehr hohe chemische Beständigkeit
• - hohe Abrasionsfestigkeit
• - bei hohen Temperaturen einsetzbar
• - einsetzbar bei hohen Antriebsleistungen
• - kraftschlüssige Verbindung des Laufrades mit der Antriebswelle.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Pumpe nach dem Stand der Technik im Querschnitt,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Laufradsystem als Querschnitt durch das stirnseitige Ende und

Fig. 3 durch das antriebsseitige Ende der Antriebswelle.

Fig. 1 zeigt mehr schematisch die wesentlichen Elemente einer Umwälzpumpe nach dem Stand der Technik für aggressive Fördermedien, wie z. B. Schwefel­ säure.

Mit dem Bezugszeichen 17 ist ein Pumpengehäuse bezeichnet in dem ein Laufrad 18 zum Umwälzen des Fördermediums angeordnet ist.

Das Laufrad 18 ist direkt auf die Antriebswelle 6 aufgeschoben und mit einer Laufradmutter 5 befestigt. Laufrad 18 und Antriebswelle 6 sind aus einem metalli­ schen Werkstoff gefertigt.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Laufradsystem als Querschnitt durch das stirnseitige Ende der Antriebswelle 6 und Fig. 3 durch das antriebsseitige Ende der Antriebswelle 6 in dem Pumpengehäuse 17.

Eine einstückige hohlgebohrte Welle 6b durchzieht die gesamte Pumpe. Auf ihr ist eine Wellenhülse 6a aufgesetzt. Welle 6b und Wellenhülse 6a sind in dieser Anmeldung der Einfachheit halber oft als Antriebswelle 6 bezeichnet.

Am stirnseitigen Ende der Antriebswelle 6 ist ein Laufrad 18 befestigt. Dieses Laufrad 18 besteht erfindungsgemäß aus einem keramischen Werkstoff. Zur Be­ festigung des Laufrades 18 ist in der Antriebswelle 6 (bzw. der Welle 6b) eine Dehnschraube 4 eingelassen, die an ihrem stirnseitigen Ende eine Laufradmutter 5 und an ihrem antriebsseitigen Ende (siehe Fig. 3) eine Kontermutter 3 aufweist. Zwischen der Laufradmutter 5 und der Antriebswelle 6 bzw. der Wellenhülse 6a ist das Laufrad 18 eingeklemmt. Die Laufradmutter 5 deckt dabei das stirnseitige Ende des Laufrades 18 nahezu vollständig ab.

Zur Übertragung des Drehmoments und Abdichtung ist zwischen der Laufradmut­ ter 5 und dem Laufrad 18 und zwischen der Antriebswelle 6 bzw. der Wellenhül­ se 6a und dem Laufrad 18 jeweils eine Flachdichtung 7, bevorzugt eine Elasto­ merflachdichtung angeordnet.

Die Laufradmutter 5 ist über einen Gewindeadapter 1 und einer Verdrehsiche­ rung 9 auf der Dehnschraube 4 befestigt. Mit dem Bezugszeichen 11 ist die Längsachse der Antriebswelle 6 bezeichnet.

Ein wesentliches Element der Erfindung ist, dass das Laufrad 18 auf einer Kom­ pensationseinheit 2 zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist. Diese Kompensationseinheit 2 besteht aus einer Hülse aus Teflon (PTFE) mit einem äußeren Kammprofil 10. Gehalten wird die Kompensationseinheit 2 von einer Rotgussbuchse 12, auf die die Kompensatinseinheit 2 aufgeschoben ist. Das Kammprofil 10 der Kompensationseinheit 2 ist senkrecht zur Längsachse 11 der Antriebswelle 6 leicht geneigt, d. h. zur radialen Ausdehnung des Laufrades 18.

Dieses Kammprofil 10 fängt Wärmedehnungen auf.

Bei der Montage der Pumpe wird das Laufrad 18 mit der Rotgussbuchse 12 auf die Dehnschraube 4 geschoben und die Dehnschraube 4 in die Antriebswelle 6 bzw. die Welle 6b gesteckt bis das Laufrad 18 mit der Kompensationseinheit 2 zwischen der Laufradmutter 5 und der Antriebswelle 6 angeordnet ist. Anschlie­ ßend wird am antriebsseitigen Ende der Antriebswelle 6 die Dehnschraube 4 über die Kontermutter 3 z. B. über einen Drehmomentschlüssel verankert.

Dieses erfindungsgemäße Laufradsystem hat sich im längjährigen Betrieb als äußerst betriebssicher und wartungsarm erwiesen.

Claims (11)

1. Laufradsystem für Pumpen mit einer in einem Gehäuse (17) angeordneten Antriebswelle (6), die mit einem Laufrad (18) zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (18) aus einem keramischen Werkstoff besteht und dass das Laufrad (18) auf einer Kom­ pensationseinheit (2) zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist.

2. Laufradsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kom­ pensationseinheit (2) eine Hülse mit äußerem Kammprofil (10) ist.

3. Laufradsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammprofil (10) senkrecht zur Längsachse (11) der Antriebswelle (6) eine Neigung aufweist.

4. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (2) aus Teflon hergestellt ist.

5. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (2) auf eine Buchse, insbesondere Rot­ gussbuchse (12) aufgebracht ist.

6. Laufradsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Teflon der Kompensationseinheit (2) festigkeitserhöhende Füllstoffe zugemischt sind.

7. Laufradsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füll­ stoffe aus einem oder mehreren der nachfolgenden Stoffe bestehen: Gra­ phit, Talkum, Kreide, Titandioxid, Siliziumkarbid, Glaspartikel.

8. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) eine einstückige hohle Welle (6b) ist.

9. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (18) über eine das Laufrad (18) und die Antriebswelle (6) axial durchragende Dehnschraube (4) über eine Laufradmutter (5) am stirn­ seitigen Ende des Laufrades (18) und einer Kontermutter (3) am an­ triebsseitigen Ende der Antriebswelle (6) mit der Antriebswelle (6) kraft­ schlüssig verbunden ist.

10. Laufradsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradmutter (5) das stirnseitige Ende des Laufrades (18) nahezu voll­ ständig abdeckt.

11. Laufradsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen der Laufradmutter (5) und dem Laufrad (18) und dem Laufrad (18) und der Antriebswelle (6) bzw. der Wellenhülse (6a) zur Übertragung des Drehmomentes und Abdichtung eine Flachdichtung (7), bevorzugt Elastomerflachdichtung angeordnet ist.