DE3713310A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines laufrades fuer stroemungsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Her­ stellen eines Laufrades für Strömungsmaschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Aus der DE-PS 9 58 147 ist beispielsweise ein als Schau­ felrad für ein Gebläse dienendes Laufrad bekannt, bei dem eine der beiden Seitenscheiben zusammen mit den Schaufeln ein Kunststoffteil bildet und die Schaufeln mit der anderen, metallischen Seitenscheibe mittels Zapfen verbunden sind, die durch Öffnungen der metal­ lischen Seitenscheibe hindurchragen und vorzugsweise mittels Warmstempel vernietet wird.

Bei diesem bekannten Laufrad sind aus mechanischen und strömungstechnischen Gründen die Schaufeln jeweils über eine Vielzahl von Zapfen mit der anderen Seitenscheibe verbunden. Aufwendig dabei ist die untereinander gleiche Ausbildung der Nietköpfe an den Zapfen zur Vermeidung eines mit Unwucht behafteten Laufrades. Weiter ergeben die Nietköpfe zwischen Laufrad und Gehäuse einen relativ breiten Spalt, der ohne zusätzliche Maßnahmen zu einem deutlichen Verlust an Förderhöhe der Strömungsmaschine führt.

Die vorgenannten Nachteile lassen sich mit einem z. B. aus der DE-PS 30 24 600 bekannten, einstückig aus Kunststoff gefertigten Laufrad für Strömungsmaschinen vermeiden. Für eine einstückige Kunststoff-Gußausführung dieses Laufrades ist jedoch die aufwendige Ausschmelz­ kerntechnik erforderlich.

Um für die Herstellung eines Laufrades das wirtschaft­ liche Naturformen anwenden zu können, ist es beispiels­ weise aus der DE-PS 8 66 977 bekannt, die Seitenteile eines Laufrades jeweils einstückig mit Schaufeln von halber Schaufeldicke auszubilden und beide Laufradteile durch Verschweißen aufeinanderliegender korrespondie­ render Schaufeln zu einem Laufrad zu vereinen. Diese materialschlüssige Verbindung beider Laufradteile ist arbeitsaufwendig und genügt ohne zusätzliche, verteu­ ernde Maßnahmen ebenfalls nicht den mechanischen und strömungstechnischen Anforderungen an ein Strömungs­ maschinen-Laufrad.

Schließlich ist aus der DE-PS 32 47 453 ein Laufrad bekannt, das aus naturformbaren Hälften gebildet ist. Jede der in Kunststoff ausgeführten Radhälften umfaßt ein Seitenteil mit angeformten Schaufeln von etwa halber Schaufelbreite. Die beiden Radhälften werden durch eine aufwendige, flächige Schweißverbindung in den einander zugewandten Stirnflächen der mit Druck gegeneinander gepreßten Schaufeln von jeweils halber Breite zu einem Laufrad vereint.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs­ gemäße Herstellverfahren im Hinblick auf die form­ schlüssige Verbindung der beiden Radteile derart zu verbessern, daß ein Laufrad aus zwei Radteilen ohne zusätzliche Maßnahmen mit den einem einteilig in Guß ausgeführten Laufrad entsprechenden mechanischen und strömungstechnischen Qualitäten herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Der Vorteil der Erfindung ist in der materialschlüssigen Formschluß-Verbindung der ein Laufrad bildenden Radteile zu sehen, wobei das Material des zu fertigenden Radteiles Ausnehmungen im bereits gefertigten, kombinierten Radteil durchdringt für eine durchgehende homogene Verbindung der beiderseits einer Schaufel gelegenen Bereiche der in Spritzguß herge­ stellten Seitenscheibe. Damit ist neben der im Oberflä­ chenbereich des fertigen Radteiles beim Anspritzvorgang der zu fertigenden Seitenscheibe möglichen Material- Verbindung zusätzlich eine Zapfenverbindung erzielt, die gegenüber der Material-Verbindung in den Oberflächenbe­ reichen mechanisch wesentlich höher belastbar ist. Durch die damit gegebene mechanische Entlastung der Material-Verbindung sind in weiterer vorteilhafter Weise die Strömung störende Riße oder Spalten in den Eckberei­ chen von Schaufeln und Seitenscheibe vermieden.

In Ausgestaltung der Erfindung kann ein Radiallaufrad kostengünstig dadurch hergestellt werden, daß eine Ringscheibe einschließlich der Schaufeln naturgeformt hergestellt wird und in einem weiteren Verfahrensschritt an dieses einstückige Radteil das andere Seitenteil in Form einer Radscheibe mit einem Nabenkörper in einer Spritzgußform angeformt wird, wobei die radinnenseitige Kontur der Radscheibe und des Nabenkörpers mittels in den einstückigen Radteil einbringbaren Formschiebern erzeugt wird.

Für eine Vorrichtung zur Durchführung des o. g. Verfah­ rens wird zur Erzielung einer leichteren Handhabung eines Spritzguß-Formwerkzeuges dieses mit einem zur Spritzgußform der Radscheibe konzentrischen Ring ausge­ rüstet, der zur verschiebebeweglichen Anordnung von den Laufradkanälen zugeordneten Formschiebern mit diesen über Zapfen/Langloch-Paarungen in Antriebsverbindung steht.

Schließlich können insbesondere bei einem Radiallaufrad die Schaufeln am einstückigen Radteil in den der Dicke der anzuformenden Radscheibe entsprechenden zusätzlichen Breitenbereichen mit in Schaufellängserstreckung ver­ laufenden Profilen versehen sein. Damit wird die an das einstückige Radteil angeformte Radscheibe zusätzlich in axialer Richtung an den Schaufeln abgestützt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Radiallaufrades in Verbindung mit einem Spritzguß-Formwerkzeug beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein perspektivisch dargestelltes Radiallaufrad,

Fig. 2 im Schnitt ein Spritzguß-Formwerkzeug mit eingelegtem einstückigen Radteil des Radial­ laufrades nach Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise Draufsicht des Formwerkzeuges mit am Betätigungs-Ring angelenkten Laufrad­ kanal-Formschiebern.

Ein Radiallaufrad 1 für eine nicht dargestellte Kühl­ mittelpumpe einer Brennkraftmaschine umfaßt eine den Radeinlauf 2 außenumfänglich begrenzende Ringscheibe 3 sowie eine Radscheibe 4 mit einer Nabe 5, deren Naben­ körper 5′ den Radeinlauf 2 innenumfänglich begrenzt.

Zwischen der Ringscheibe 3 und der Radscheibe 4 sind Schaufeln 6 angeordnet.

Das Radiallaufrad 1 wird im wesentlichen in zwei Ver­ fahrensschritten aus Kunststoff hergestellt. Im ersten Verfahrensschritt werden die Ringscheibe 3 zusammen mit den Schaufeln 6 als ein einstückiges Radteil 7 ausge­ bildet, Fig. 2. Dabei wird das einstückige Radteil 7 mit etwa um die Dicke "d" der Radscheibe 4 zusätzlich breiteren Schaufeln 6 hergestellt. In den der Dicke "d" entsprechenden zusätzlichen Breitenbereichen weisen die Schaufeln 6 diese durchsetzende Ausnehmungen 8 auf. Vorzugsweise ist das die Ringscheibe 3 und die Schaufeln 6 umfassende Radteil 7 als einstückig naturformbares Teil ausgebildet. Die Ausnehmungen 8 in den Schaufeln 6 sind vorzugsweise zylindrisch gestaltete Durchgänge.

Der zweite Verfahrensschritt umfaßt das Einbringen des einstückigen Radteiles 7 in ein Spritzguß-Formwerkzeug 9, das eine muldenförmige Spritzgußform 10 für die Radscheibe 4 des Radiallaufrades 1 aufweist. Das ein­ stückige Radteil 7 wird über die freien Enden seiner Schaufeln 6 in der Spritzgußform 10 gelagert und ferner in dieser zentriert. Zum Verschließen der Spritzgußform 10 zwischen den die Laufradkanäle 11 begrenzenden Schaufeln 6 werden der Form der Laufradkanäle 11 ange­ paßte Formschieber 12 an den Schaufeln 6 des eingelegten einstückigen Radteiles 7 zur Anlage gebracht. Mittels der Formschieber 12 wird die Innenkontur der Radscheibe 4 im Bereich der Laufradkanäle 11 zwischen den Schaufeln 6 gebildet. Für die Bildung der Innenkontur der Rad­ scheibe 4 stromauf der Schaufeln 6 bzw. der Laufradka­ näle 11 sowie für die Außenkontur des Nabenkörpers 5′ dient ein zum einstückigen Radteil 7 zentrisch geführter Formschieber 13. Der Formschieber 13 ist über einen zur Spritzgußform 10 zentrisch angeordneten Bolzen 14 geführt. Der Bolzen 14 dient ferner der zentrischen Anordnung einer metallischen Hülse 15 in der Nabe 5 des Radiallaufrades 1. Mit der Hülse 15, dem Formschieber 13 sowie den Formschiebern 12 ist schließlich die Spritz­ gußform 10 für die Radscheibe 4 mit dem Nabenkörper 5′ geschlossen.

Nach diesen vorbereitenden Maßnahmen wird im zweiten Verfahrensschritt durch Einspritzen von Kunststoff in die geschlossene Spritzgußform 10 die Radscheibe 4 mit dem Nabenkörper 5′ an die Schaufeln 6 des in die Spritzgußform 10 eingelegten einstückigen Radteiles 7 angeformt. Beim Füllen der Spritzgußform 10 dringt Spritzgußmaterial in die zylindrischen Ausnehmungen 8 der Schaufeln 6 ein, wodurch eine materialschlüssige Formschluß-Verbindung zwischen den Schaufeln 6 und der Radscheibe 4 hergestellt wird.

Zur leichteren Handhabung des Spritzguß-Formwerkzeuges 9 hinsichtlich der Formschieber 12 ist dieses mit einem zur Spritzgußform 10 für die Radscheibe 4 konzentrischen Ring 16 ausgerüstet, der mit den Laufradkanal-Form­ schiebern 12 über eine Zapfen/Langloch-Paarung 17 in Antriebsverbindung steht.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines Laufrades für Strömungsmaschinen,

• - bei dem ein aus Seitenscheiben und dazwischen angeordneten Schaufeln gebildetes Laufrad aus zwei Teilen gefertigt wird,
• - wobei eine der Seitenscheiben zusammen mit den Schaufeln als ein einstückiges Radteil in Kunst­ stoff ausgebildet wird und
• - die Schaufeln Einrichtungen zur formschlüssigen Verbindung mit der anderen Seitenscheibe als weiteren Radteil aufweisen,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das einstückige Radteil mit etwa um die Dicke der anderen Seitenscheibe zusätzlich breiteren Schaufeln ausgebildet wird mit in den zusätzlichen Breitenbereichen die Schaufeln durchsetzenden Ausnehmungen und
• - daß weiter die andere Seitenscheibe aus Kunststoff mittels Spritzgießen an die Schaufeln angeformt wird,
• - wobei Seitenscheibe und Schaufeln über in die Ausnehmungen eingebrachtes Spritzgußmaterial formschlüssig verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere für ein Radiallaufrad von Kühlmittelpumpen bei Brennkraft­ maschinen,

• - mit einer den Radeinlauf außenumfänglich begren­ zenden Ringscheibe und
• - einer Radscheibe mit einem zumindest teilweise den Radeinlauf innenumfänglich begrenzenden Nabenkör­ per,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Ringscheibe mit den Schaufeln als ein einziges Radteil naturgeformt wird und die Ausneh­ mungen in den Schaufeln im wesentlichen zylindrisch gestaltet sind,
• - daß weiter das einstückige Radteil in eine mittels Formschieber verschließbare Spritzgußform für die Radscheibe mit Nabenkörper eingebracht wird und
• - die Außenkontur des Nabenkörpers sowie die an­ schließende Innenkontur der Radscheibe im Bereich des weiteren Radeinlaufes mittels eines zur Spritzgußform zentrischen Formschiebers und
• - die Innenkontur der Radscheibe zwischen den die Laufradkanäle begrenzenden Schaufeln mittels in Richtungen der Laufradkanäle bewegbaren Formschie­ bern gebildet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Spritzguß-Formwerkzeug (9) mit einem zur Spritzgußform (10) für die Radscheibe (4) konzen­ trischen Ring (16) ausgerüstet ist,
• - der mit dem Laufradkanal-Formschiebern (12) über eine Zapfen/Langloch-Paarung (17) in Antriebsver­ bindung steht.

4. Laufrad gemäß Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (6) in den zusätzlichen Breitenbereichen (Dicke "d") mit in Schaufellängserstreckung verlaufenden Profilen versehen sind.