EP1079115B2 - Pumpengehäuse aus Kunststoff - Google Patents
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
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- F05D2300/433—Polyamides, e.g. NYLON
Definitions
- the present invention relates to an electric motor driven centrifugal pump for conveying service water in building supply systems, comprising a motor housing surrounding the motor housing and having a pump housing which covers an impeller receiving the impeller chamber end face and having an inlet channel, which opens into an inlet port, and which has an outlet channel which opens into a particularly coaxial "(in-line") arranged to the inlet nozzle outlet.
- Centrifugal pumps with such pump housings have long been known, for example DE-A-30 11 66 83 , A similar centrifugal pump with a pump housing made of synthetic resin is from the Dutch publication NL 29 9318 A known.
- the pump housings of these pumps are known to be cast from corrosion-resistant metal, in particular from a special copper alloy.
- Such cast or pressed metal housing with molded nozzles for connection to the pipes are resistant and ensure high reliability of the pump even with the high pressures occurring in service water circuits.
- the one-piece plastic pump housing initially has the great advantage that it is much cheaper compared to the previously known metal housings because of the cheaper material and because of the simpler manufacturing process. In particular, can be completely dispensed with in the production of a machined reworking.
- the entire pump housing can be prepared according to the invention with all therein ducts in a single injection molding process.
- the injection molding tool required is designed so that the pump housing is sprayed with only a single injection point.
- the housing according to the invention is particularly light and yet suitable to be used in service water pumps and to withstand the occurring pressure peaks of up to 30 bar.
- the pump housing has a cylindrical covering the impeller chamber cover, which is surrounded by an external thread and which is screwed for holding the pump housing in a corresponding located on the motor housing internal thread.
- This type of connection is particularly stable and contributes to increasing the strength of the pump.
- the thread can be dimensioned in particular with about 67 mm outside diameter and about 2.5 mm pitch so that the pump housing can be screwed into the previously used motor housing.
- the end face in particular the cover with the directly molded connection piece, provided with star-shaped stiffening ribs, which surround the inlet channel and the outlet channel at least up to the height of its axis.
- These ribs provide an additional connection between the channels on the one hand and the lid-shaped pump housing or the cover part on the other. This improves the stability of the pump housing.
- the stiffening ribs are radially or star-shaped and cover the housing or the cover part in the manner of a dome, including the molded channels.
- the injection molding tool is designed so that the single injection point on one of the ducts, in particular on the outer wall of the inlet channel is arranged approximately in the center of the pump housing.
- the plastic distributed during injection almost uniformly in a flow direction from the injection point on the reinforcing ribs down to the bottom of the housing, without any weld lines.
- weld lines occur where two plastic streams meet during the injection process. They form weak points, since at these joints the existing fibers in the plastic can not interweave, but only the plastic flows into one another or the surfaces of the plastic cake together.
- the weld lines form zones of lower load capacity.
- the integrally formed on the housing webs or ribs thus have on the one hand the purpose of reinforcing the housing and on the other hand serve as a guide structures that ensure a homogeneous distribution of the plastic in the injection mold. Because of the homogeneous flow process in a preferred direction, weld lines are avoided and it arises Resistant pump housing made of one piece.
- a raised connecting rib is provided between the two channels, which connects the foot of the inlet channel with the foot of the outlet channel and which opens almost at the level of the inner diameter of the outer wall of the outlet. So the plastic can run from the injection point directly into the discharge nozzle.
- the raised rib offers a special stiffening in the axial direction of the nozzle and thus increases the stability of the pump housing.
- the plastic used is a polyamide (PA) or a polyphenylene sulfide (PPS) with a fiber content of about 20 to 40%.
- the fiber content may consist of glass or carbon fibers.
- These plastics are characterized by a particularly high strength and rigidity with low toughness. They can withstand temperatures of up to 240 ° Celsius and also has a high resistance to aggressive chemicals. Made of fiber reinforced plastic pump housings can be designed to withstand the pressures in question easily.
- the connecting pieces are surrounded on the outer edge with a reinforcing ring, which is made in a particularly advantageous embodiment of metal and pressed onto the outer circumference of a nozzle.
- the tubing may be connected to the pump housing via internal threads located within the connection ports.
- the seal between the pipes and the pump housing can be done in a known manner by sealing material in the screw.
- the support ring serves to absorb stresses that arise within the connection thread.
- the pump housing With the external thread applied to the collar, the pump housing can be easily screwed onto the motor housing.
- the seal between the pump housing and the motor housing advantageously takes place via a profiled sealing ring, in particular an O-ring which is inserted into a corresponding groove surrounding the impeller chamber.
- a profiled sealing ring By such a profile gasket, the reaction forces are reduced to the components due to the greater compressibility of the gaskets as opposed to flat gaskets.
- profiled sealing rings With the use of profiled sealing rings, a higher pressure resistance of the pump housing can be achieved with smaller wall thicknesses.
- By surrounding the collar external thread ensures that the pump housing according to the invention can be screwed on all the previously used pumps. An enlargement of the connection thread to the motor flange is not necessary when using the profiled sealing rings, so that the exchange of pumps on the market is possible.
- the figure shows a pump housing 1 which is injected from a fiber-reinforced plastic, in particular a polyphenylene sulfide.
- the pump housing can be placed on the motor housing of a service water pump, not shown, operated by an electric motor. It covers the impeller of the centrifugal pump receiving impeller chamber frontally.
- the pump housing 1 has an inlet channel 2 surrounded by the housing wall, which opens into an inlet pipe 3.
- the pumping medium is guided in the direction of arrow A to the central suction mouth of the impeller, not shown.
- the pumped out of the rotating impeller pumping medium enters an outlet channel 4, which opens in a known manner in an outlet 5.
- the entire pump housing is as shown in the figure, made in one piece.
- the inlet port 3 and the outlet port 5 are inline on the axis 6, which is arranged perpendicular to the axis of rotation 7 of the impeller.
- Both the collar of the inlet nozzle 3 and the collar of the outlet 5 are surrounded by a support ring 8 made of metal, which causes additional stability of the screw between the pipe, not shown, and the nozzle.
- a support ring 8 made of metal, which causes additional stability of the screw between the pipe, not shown, and the nozzle.
- the connecting pieces 3 and 5 an internal thread 9.
- the pump housing 1 has a cylindrical, the impeller chamber covering cover 10, to which the nozzle with its channels 2 and 4 forming walls 11 are formed.
- the walls 11 are connected via radially arranged stiffening ribs 12 with the cover 10.
- the injection point 13 is approximately centrally on the wall 11 of the inlet channel 3.
- a raised rib 16 is provided for particular stiffening of the pump housing in the axial direction.
- the collar of the cover 10 is provided with an external thread 14.
- the seal between the motor housing and the pump housing via an O-ring 15 which is inserted in a corresponding O-ring groove which is formed in a shoulder in the wall of the cover.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine von einem Elektromotor betriebene Kreiselpumpe zur Förderung von Brauchwasser in Versorgungssystemen von Gebäuden, mit einem den Elektromotor umgebenden Motorgehäuse und mit einem Pumpengehäuse, das eine das Laufrad aufnehmende Laufradkammer stirnseitig bedeckt und das einen Einlaßkanal aufweist, der in einem Einlaßstutzen mündet, und das einen Auslaßkanal aufweist, der in einem insbesondere koaxial "(in-line") zum Einlaßstutzen angeordneten Auslaßstutzen mündet.
- Kreiselpumpen mit derartigen Pumpengehäusen sind seit langem hinlänglich bekannt zB
DE-A-30 11 66 83 . Eine ähnliche Kreiselpumpe mit einem Pumpengehäuse aus Kunstharz ist aus der niederländischen DruckschriftNL 29 9318 A - Nachteilig an den bekannten Brauchwasserpumpen mit Pumpengehäusen aus Metall ist, daß die Gehäuse wegen des hohen Materialaufwandes und wegen des aufwendigen Herstellungsverfahrens vergleichsweise kostenaufwendig sind. So muß das gegossene oder gepreßte Metallgehäuse mit spanabhebenden Verfahren, beispielsweise durch Bohren, Fräsen oder Drehen, zu seiner endgültigen Form nachbearbeitet werden. Neben den Materialkosten belasten somit die Herstellungskosten den Preis der Pumpen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ninmehr, eine für den Einsatz in Brauchwassersystemen geeignete Kreiselpumpe zu schaffen, deren Pumpengehäuse kostengünstig ist und die bei einfacher Fertigung eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Drücken und Druckspitzen aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Kreiselpumpe nach Anspruch 1 gelöst.
- Das einstückig aus Kunststoff gefertigte Pumpengehäuse hat zunächst den großen Vorteil, daß es gegenüber den bislang bekannten Metallgehäusen wegen des billigeren Werkstoffes und wegen des einfachereren Herstellungsprozesses wesentlich kostengünstiger ist. Insbesondere kann bei der Herstellung vollständig auf eine spanabhebende Nacharbeitung verzichtet werden. Das gesamte Pumpengehäuse kann erfindungsgemäß mit allen darin befindlichen Leitungskanälen in nur einem einzigen Spritzvorgang hergestellt werden. Dabei ist das benötigte Spritzwerkzeug so ausgebildet, daß das Pumpengehäuse mit nur einem einzigen Anspritzpunkt gespritzt wird. So kann eine besonders hohe Festigkeit des Pumpengehäuses und damit eine große Zuverlässigkeit der Kreiselpumpe erreicht werden. Das erfindungsgemäße Gehäuse ist besonders leicht und dennoch geeignet, in Brauchwasserpumpen eingesetzt zu werden und den auftretenden Druckspitzen von bis zu 30 bar zu widerstehen.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform der Pumpe weist das Pumpengehäuse ein zylindrisches die Laufradkammer abdeckendes Abdeckteil auf, das von einem Außengewinde umgeben ist und das zur Halterung des Pumpengehäuses in ein entsprechendes am Motorgehäuse befindliches Innengewinde einschraubbar ist. Diese Art der Verbindung ist besonders stabil und trägt zur Erhöhung der Festigkeit der Pumpe bei. Das Gewinde läßt sich insbesondere mit etwa 67 mm Außendurchmesser und etwa 2,5 mm Steigung so dimensionieren, daß das Pumpengehäuse in die bislang verwendeten Motorgehäuse einschraubbar ist. Somit lassen sich die im Markt befindlichen Pumpen auf einfache Art mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse aus Kunststoff nachrüsten.
- Um die Festigkeit des Pumpengehäuses weiter zu erhöhen wird die Stirnseite, insbesondere das Abdeckteil mit den direkt angeformten Anschlußstutzen, mit sternförmig angeordneten Versteifungsrippen versehen, die den Einlaßkanal und den Auslaßkanal zumindest bis in die Höhe ihrer Achse einfassen. Diese Rippen schaffen eine zusätzliche Verbindung zwischen den Kanälen einerseits und dem deckelförmigen Pumpengehäuse oder dem Abdeckteil andererseits. Damit verbessern sie die Stabilität des Pumpengehäuses. Die Versteifungsrippen sind, wie dargelegt, radial oder sternförmig ausgerichtet und bedecken das Gehäuse oder das Abdeckteil kuppelartig unter Einschluß der angeformten Kanäle.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Spritzwerkzeug so konzipiert, daß der einzige Anspritzpunkt auf einem der Leitungskanäle, insbesondere auf der Außenwandung des Einlaßkanals etwa im Zentrum des Pumpengehäuses, angeordnet ist. In diesem Fall verteilt sich der Kunststoff beim Einspritzen nahezu gleichmäßig in einer Fließrichtung vom Anspritzpunkt über die Verstärkungsrippen hin bis zum Boden des Gehäuses, ohne daß Bindenähte entstehen. Solche Bindenähte treten dort auf, wo während des Spritzvorganges zwei Kunststoffströme aufeinandertreffen. Sie bilden Schwachstellen, da sich an diesen Stoßstellen die im Kunststoff vorhandenen Fasern nicht ineinander verweben können, sondern lediglich der Kunststoff ineinanderfließt oder die Oberflächen des Kunststoffes miteinander verbacken. Die Bindenähte bilden Zonen geringerer Belastungsfähigkeit.
- Die an das Gehäuse angeformten Stege oder Rippen haben somit einerseits den Zweck, das Gehäuse zu verstärken und dienen andererseits als Leitstrukturen, die eine homogene Verteilung des Kunststoffs in dem Spritzwerkzeug gewährleisten. Wegen des homogenen Fließvorganges in eine Vorzugsrichtung werden Bindenähte vermieden und es entsteht ein widerstandsfähiges Pumpengehäuse aus einem Guß.
- Um das Fließen des Kunststoffes vom Anspritzpunkt in den Auslaßstutzen zu begünstigen, ist zwischen beiden Kanälen eine erhabene Verbindungsrippe vorgesehen, die den Fuß des Einlaßkanales mit dem Fuß des Auslaßkanales verbindet und die nahezu in Höhe des Innendurchmessers an der Außenwandung des Auslaßkanales mündet. So kann der Kunstoff vom Anspritzpunkt aus direkt in den Druckstutzen laufen. Neben dem Effekt der Stromleitung bietet die erhabene Rippe eine besondere Versteifung in axialer Richtung der Stutzen und erhöht damit die Stabilität des Pumpengehäuses.
- Vorteilhafterweise wird als Kunststoff ein Polyamid (PA) oder ein Polyphenylensulfid (PPS) mit einem Faseranteil von etwa 20 bis 40% verwendet. Dabei kann der Faseranteil aus Glas- oder Kohlefasern bestehen. Diese Kunststoffe zeichnen sich durch eine besonders hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringer Zähigkeit aus. Dabei können sie Temperaturen von bis zu 240° Celsius ertragen und weist zudem eine hohe Beständigkeit gegenüber aggressiven Chemikalien auf. Aus faserverstärktem Kunststoff hergestellte Pumpengehäuse können so konzipiert sein, daß sie die fraglichen Drücke problemlos aushalten.
- Vorteilhafterweise werden die Anschlußstutzen am äußeren Rand mit einem Verstärkungsring umgeben, der in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform aus Metall gefertigt und auf den Außenumfang eines Stutzens aufgepreßt ist. In dieserAusführungsform können die Rohrleitungen über Innengewinde, die sich innerhalb der Anschlußstutzen befinden, an das Pumpengehäuse angeschlossen werden. Die Abdichtung zwischen den Rohrleitungen und dem Pumpengehäuse kann dabei in bekannter Weise durch Dichtmaterial in der Verschraubung geschehen. Durch das Innengewinde in den Anschlußstutzen wird gewährleistet, daß die bislang bei derartigen Kreiselpumpen benutzte Anschlußnorm beibehalten werden kann. Der Stützring dient dabei zur Aufnahme von Spannungen die innerhalb des Anschlußgewindes entstehen.
- Mit dem auf den Kragen aufgebrachten Außengewinde ist das Pumpengehäuse auf einfache Art auf das Motorgehäuse aufschraubbar. Die Abdichtung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse geschieht dabei vorteilhafterweise über einen profilierten Dichtring, insbesondere einen O-Ring der in eine entsprechende die Laufradkammer umgebende Nut eingelegt ist. Durch eine derartige Profildichtung werden die Reaktionskräfte auf die Bauteile wegen der größeren Kompressibilität der Profildichtungen im Gegensatz zu Flachringdichtungen verringert. Mit dem Einsatz profilierter Dichtringe läßt sich eine höhere Druckfestigkeit des Pumpengehäuses bei geringeren Wandstärken erreichen. Durch das den Kragen umgebende Außengewinde ist gewährleistet, daß die erfindungsgemäßen Pumpengehäuse sich auf alle die bislang verwendeten Pumpen aufschrauben lassen. Eine Vergrößerung des Anschlußgewindes zum Motorflansch ist beim Einsatz der profilierten Dichtringe nicht nötig, so daß der Austausch von im Markt befindlichen Pumpen ermöglicht wird.
- Eine besondere Ausführungsform des Pumpengehäuses einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe ist in der Figur dargestellt und wird im folgenden näher erklärt.
- Die Figur zeigt ein Pumpengehäuse 1 das aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere einem Polyphenylensulfid gespritzt ist. Das Pumpengehäuse ist auf das Motorgehäuse einer nicht dargestellten von einem Elektromotor betriebenen Brauchwasserpumpe aufsetzbar. Dabei bedeckt es die das Laufrad der Kreiselpumpe aufnehmende Laufradkammer stirnseitig. Das Pumpengehäuse 1 weist einen von der Gehäusewand umgebenen Einlaßkanal 2 auf, der in einem Einlaßstutzen 3 mündet. Über den Einlaßkanal 2 wird das Pumpmedium in Pfeilrichtung A zum zentralen Saugmund des nicht dargestellten Laufrades geführt. Das vom sich drehenden Laufrad nach außen beförderte Pumpmedium tritt in einen Auslaßkanal 4 ein, der in bekannter Weise in einen Auslaßstutzen 5 mündet. Das gesamte Pumpengehäuse ist wie in der Figur dargestellt, aus einem Stück gefertigt. Der Einlaßstutzen 3 und der Auslaßstutzen 5 liegen inline auf der Achse 6, die senkrecht zur Drehachse 7 des Laufrades angeordnet ist.
- Sowohl der Kragen des Einlaßstutzens 3 als auch der Kragen des Auslaßstutzens 5 sind von einem Stützring 8 aus Metall umgeben, der eine zusätzliche Stabilität der Schraubverbindung zwischen der nicht dargestellten Rohrleitung und dem Stutzen bewirkt. Zum Einschrauben der Rohrleitungen weisen die Anschlußstutzen 3 und 5 ein Innengewinde 9 auf.
- Das Pumpengehäuse 1 weist ein zylindrisches, die Laufradkammer abdeckendes Abdeckteil 10 auf, an das die Stutzen mit ihren die Kanäle 2 und 4 bildenden Wandungen 11 angeformt sind. Die Wandungen 11 sind dabei über radial angeordnete Versteifungsrippen 12 mit dem Abdeckteil 10 verbunden. In dieser Ausführungsform liegt der Anspritzpunkt 13 etwa zentral auf der Wandung 11 des Einlaßkanales 3. Zur besonderen Versteifung des Pumpengehäuses in axialer Richtung ist eine erhabene Rippe 16 vorgesehen.
- Zum Aufschrauben des Pumpengehäuses 1 auf das nicht dargestellte Motorgehäuse ist der Kragen des Abdeckteiles 10 mit einem Außengewinde 14 versehen. Die Abdichtung zwischen dem Motorgehäuse und dem Pumpengehäuse erfolgt über einen O-Ring 15, der in eine entsprechende O-Ringnut eingelegt ist, die in einen Absatz in der Wandung des Abdeckteiles eingeformt ist.
Claims (10)
- Von einem Elektromotor betriebene Kreiselpumpe zur Förderung von Brauchwasser in Versorgungssystemen von Gebäuden, mit einem den Elektromotor umgebenden Motorgehäuse und mit einem Pumpengehäuse (1), das eine das Laufrad aufnehmende Laufradkammer stirnseitig bedeckt und das einen Einlaßkanal aufweist, der in einem Einlassstutzen (35) mündet, und das einen Auslaßkanal (24) aufweist, der in einem koaxial ("in-line") zum Einlassstutzen angeordneten Auslaßstutzen (35) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) ein einstückig aus Kunststoff gefertigtes Spritzgießteil mit einem einzigen Anspritzpunkt (13) ist, wobei eine erhabene Verbindungsrippe (16), die den Fuß des Einlaßkanales mit dem Fuß des Auslaßkanales verbindet und die nahezu in Höhe des Innendurchmessers an der Außenwandung des Auslaßkanales mündet.
- Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) ein zylindrisches die Laufradkammer abdeckendes Abdeckteil (10) aufweist, das von einem Außengewinde (14) umgeben ist und das zur Halterung des Pumpengehäuses in ein am Motorgehäuse befindliches Innengewinde einschraubbar ist.
- Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite Pumpengehäuses, insbesondere des Abdeckteiles (10) mit sternförmig angeordneten Versteifungsrippen (12) versehen ist, die den Einlaßkanal und den Auslaßkanal zumindest bis in Höhe ihrer Achse einfassen. - Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaßstutzen (3) und der Auslaßstutzen (5) von einem insbesondere aus Metall geformten Stützring (8) umgeben sind. - Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff einen Anteil von insbesondere 20% - 30% Glas und/oder Kohlefasern aufweist. - Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyamid (PA) oder ein Polyphenylensulfid (PPS) ist. - Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein Spaltrohr, das den Rotor vom Stator hydraulisch trennt. - Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Anspritzpunkt (13) sich an der Oberfläche des Einlasstutzens (3) oder der Wandungen (2) des Einlaßkanales befindet. - Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaßkanal beim Spritzen des Pumpengehäuses von zwei senkrecht aufeinanderstoßenden Kernen geformt wird. - Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in das zylindrische Abdeckteil (10) ein profilierter Dichtring (15), insbesondere ein O-Ring, in eine entsprechend dafür vorgesehene Nut eingelegt ist, der das Pumpengehäuse (1) gegenüber dem Motorgehäuse abdichtet.
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