EP1126180A2 - Pumpenlaufrad für eine in Geschirrspülmaschinen einsetzbare Umwälzpumpe - Google Patents

Pumpenlaufrad für eine in Geschirrspülmaschinen einsetzbare Umwälzpumpe Download PDF

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EP1126180A2
EP1126180A2 EP00126832A EP00126832A EP1126180A2 EP 1126180 A2 EP1126180 A2 EP 1126180A2 EP 00126832 A EP00126832 A EP 00126832A EP 00126832 A EP00126832 A EP 00126832A EP 1126180 A2 EP1126180 A2 EP 1126180A2
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EP
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impeller
pump
blade cover
blade
cover
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Walter Assmann
Hans Joachim Hegemann
Ulrich Hettenhausen
Peter Dr. Rode
Hermann-Josef Theis
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Miele und Cie KG
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Miele und Cie KG
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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
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
    • F04D29/2222—Construction and assembly

Definitions

  • the object of the invention relates to a pump impeller for a centrifugal pump, in particular for a circulation pump which can be used in dishwashers or washing machines, which rotates in a pump housing with suction and pressure ports and formed with a plurality of moving blades and with a counter bearing ring of a mechanical seal is, the blades from the wheel hub to the wheel circumference of the wheel extend radially and on an upstream front blade cover and / or pump housing-side rear blade cover are arranged.
  • centrifugal pumps of radial design for water-bearing household appliances especially for Dishwashers known whose impellers on the pump housing side or on the inflow side, are open at the back or front. Closed impellers are also known, see FIG. for example DE 198 01 112 A1, in which the rear impeller cover completely removes the blades and the front cover of the blades except for the inlet cross-section covers.
  • the open impellers have the advantage that they are easier to manufacture. If necessary, the blade channels of the open impellers can also be subsequently machined well or also clearly visible for inspection purposes. In contrast, the open impellers compared to the closed impellers due to a poorer hydraulic Efficiency because of pressure differences between the front of the blade and The back of the blade causes considerable gap losses.
  • the invention has for its object to provide a pump impeller that is simple as well is inexpensive to manufacture, stable pump performance even with axial position tolerances distinguishes, and eliminates annoying running noises and ventilation problems are.
  • a pump impeller designated by (1) in Fig. 1 for a known and not shown Centrifugal pump, in particular for one in dishwashers or washing machines Circulation pump that can be used is, according to the invention, a semi-open impeller at the front and rear educated.
  • Such an impeller (1) can be installed in a pump housing provided with suction and pressure ports, as shown in DE 198 01 112 A1, for example.
  • the Pump shaft sealing in a manner known per se by means of a mechanical seal from a rubber sleeve arranged in the motor-side end shield of the pump housing with a fixed sliding ring made of sintered carbon material or the like and a counter bearing ring (2) made of ceramic material on the impeller (1).
  • the slide ring is supported under spring pressure the sealing surface of the ceramic counter bearing ring (2) perpendicular to the shaft.
  • the impeller (1) (Fig. 1 to 3) is provided with several blades (3), which are different from the Extend the impeller hub (4) radially towards the outer circumference of the impeller and between the blade covers (5, 6) of the impeller (1) are arranged.
  • the impeller (1) with the blade covers (5, 6) according to the invention is made in one piece, preferably in one piece, the initially mentioned semi-open construction is selected. According to this design, they cover both sides of the rotor blades (3) provided for the rotor blade covers (5, 6) (3) front and back only partially.
  • the one-piece impeller (1) is designed as an injection molded part, the ceramic counter bearing ring (2) is preferably cast in. According to the embodiment shown (see. in particular Fig. 2) is the ceramic counter bearing ring (2) with one in the impeller material immersed gradation (7) and positively and / or non-positively fixed in the impeller (1).
  • the step (7) is encapsulated by the impeller material.
  • the blades (3) end on the front blade cover (5) and covered by this in the upper area on a Blade outer circle diameter (A'-5).
  • the blade outer circle diameter (A'-5) is preferred smaller than the outer diameter (A-5) of the annular front blade cover (5) selected.
  • the outer diameter (A-6) of the rear blade cover (6) or the approximately equal inner diameter (1-5) of the front blade cover (5) lies approximately in the middle between the outer diameter (A-5) of the front blade cover (5) and the blade inner circle diameter (I'-6) the rear cover (6). This makes demoulding a two-part injection mold easy possible.
  • the impeller (1) promotes water / air mixtures or foam compared to known impellers with less annoying noise, d. H. relatively quiet. This is achieved due to the large bladed wheel hub, because this causes air bubbles to be drawn in on the upstream side do not shoot straight onto the rear bucket cover and make noises in the event of an impact generate, but in the area of the impeller hub (4) deflected by the blades (3) and be crushed by the blades. This process takes place inside the impeller (1) instead and is largely acoustically decoupled.
  • the half-open impeller (1) also advantageously vented, as compared to closed ones
  • Impellers are the volumes of the blade-free annular gap spaces between the impeller hub (4) and the pump housing or the front impeller cover (5) and the pump housing is reduced to less than half. By reducing the size of the annular gap spaces This means that less air accumulates, so that the pump is vented less is disabled.
  • the impeller (1) can be made in one piece because the outer diameter (A-6) of the rear impeller cover (6) equal to or slightly less than the inside diameter (l-5) of the front cover (5) is. If the mating ring bearing ceramic (2) is inserted into the impeller injection tool, this eliminates the need to mount the bearing separately.
  • the complete impeller (1) can be in one Work step.
  • the directly overmolded bearing ceramic also reduces the number of components achieved because a sealing sleeve and a brass bushing to be used separately can be omitted for the reception of the ceramic disc. Direct injection of the ceramic counter bearing ring (2) can of course also be used in a multi-part impeller.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pumpenlaufrad (1) für eine Kreiselpumpe, insbesondere für eine in Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen einsetzbare Umwälzpumpe, welches in einem mit Ansaug- und Druckstutzen versehenen Pumpengehäuse gegengelagert umläuft und mit mehreren Laufschaufeln (3) sowie mit einem Gegenlagerring (2) einer Gleitringdichtung ausgebildet ist. Die Laufschaufeln (3) erstrecken sich dabei radial von der Radnabe (4) zum Radumfang des Pumpenlaufrades (1) und sind an einer anströmseitigen vorderen Laufschaufelabdeckung (5) und/oder an einer pumpengehäuseseitigen hinteren Laufschaufelabdeckung (6) angeordnet. Erfindungsgemäß ist das Laufrad (1) mit den Laufschaufelabdeckungen (5, 6) halboffen gestaltet ausgebildet, wobei die Laufschaufelabdeckungen (5, 6) die Laufschaufeln (3) vorder- sowie rückseitig nur teilweise überdecken. Vorteilhaft ist das Laufrad (1) als Spritzgussteil einteilig mit ggf. eingegossenem Keramik-Gegenlagerring (2) gefertigt. Ein so ausgebildetes Pumpenlaufrad ist werkzeugtechnisch einfach sowie kostengünstig herzustellen und zeichnet sich durch eine stabile Pumpenleistung auch bei axialen Lagetoleranzen aus, wobei störende Laufgeräusche und Entlüftungsprobleme beseitigt sind. <IMAGE>

Description

Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Pumpenlaufrad für eine Kreiselpumpe, insbesondere für eine in Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen einsetzbare Umwälzpumpe, welches in einem mit Ansaug- und Druckstutzen versehenen Pumpengehäuse gegengelagert umläuft und mit mehreren Laufschaufeln sowie mit einem Gegenlagerring einer Gleitringdichtung ausgebildet ist, wobei sich die Laufschaufeln von der Radnabe zum Radumfang des Laufrades radial erstrecken und an einer anströmseitigen vorderen Laufschaufelabdeckung und/oder einer pumpengehäuseseitigen hinteren Laufschaufelabdeckung angeordnet sind.
Es sind Kreiselpumpen radialer Bauart für wasserführende Haushaltgeräte, insbesondere für Geschirrspülmaschinen bekannt, deren Laufräder pumpengehäuseseitig oder anströmseitig, also hinten oder vorn offen sind. Ebenso sind geschlossene Laufräder bekannt, sh. beispielsweise DE 198 01 112 A1, bei denen die hintere Laufradabdeckung die Laufschaufeln vollständig und die vordere Abdeckung die Laufschaufeln bis auf den saugseitigen Einströmquerschnitt abdeckt. Die offenen Laufräder haben den Vorteil, daß sie einfacher zu fertigen sind. Ferner sind die Schaufelkanäle der offenen Laufräder, falls notwendig, nachträglich gut zu bearbeiten oder für Inspektionszwecke auch gut einsehbar. Demgegenüber zeichnen sich die offenen Laufräder gegenüber den geschlossenen Laufrädern durch einen schlechteren hydraulischen Wirkungsgrad aus, weil durch Druckdifferenzen zwischen Schaufelvorderseite und Schaufelrückseite erhebliche Spaltverluste entstehen.
Im Vergleich hierzu weist ein geschlossenes Laufrad weniger Spaltverluste auf, da hinreichend ähnliche Druckverteilungen auf beiden Seiten des Laufrades vorliegen. Jedoch verändern auch hier axiale Lagetoleranzen des Laufrades die Leistungsabgabe erheblich, so dass Abhilfe zu schaffen ist. Ferner ist es beim bekannten Technikstand als nachteilig zu sehen, dass erhebliche Laufgeräusche der Pumpe bei Schaumbildung in der geförderten Flüssigkeit auftreten können, die als störend wahrgenommen werden. Auch Wirkungsgradverschlechterungen durch ungenügende Laufradentlüftungen können auftreten.
Um ferner bei offenen und geschlossenen Pumpenlaufrädern eine präzise Abdichtung nach außen hin zu erreichen, sind Gleitringdichtungen für die umlaufenden Pumpenwellen bekannt, wofür in einem dem Pumpenlaufrad rückseitig zugekehrten Lagerschild des Pumpengehäuses ein Gummibalg eingesetzt ist, an welchem ein axial dichtender Gleitring aus gesintertem Kohlewerkstoff oder dergl. anvulkanisiert oder auf andere Weise befestigt ist. Der Gleitring stützt sich unter Federdruck an einer senkrecht zur Welle stehende Dichtfläche eines aus Keramikmaterial gefertigten Gegenlagerringes ab, der in einer separat eingesetzten Messingbuchse oder dergl. des Pumpenlaufrades unter Zwischenlage einer Gummimanschette eingepresst ist. Die Aufnahme für den Gegenlagerring im Pumpenlaufrad muß dabei sehr genau gearbeitet sein, weil der Gegenlagerring erheblichen Schwingungs- und Wärmebelastungen ausgesetzt ist, die zu Undichtheiten der Dichtung führen können. Nachteilig ist der Gegenlagerring samt seinen ihn aufnehmenden Lagerteilen zeitraubend in separaten zusätzlichen Montagegängen mit dem Pumpenlaufrad zu verbinden. Auch hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pumpenlaufrad zu schaffen, das einfach sowie kostengünstig zu fertigen ist, sich durch eine stabile Pumpenleistung auch bei axialen Lagetoleranzen auszeichnet, und bei dem störende Laufgeräusche und Entlüftungsprobleme beseitigt sind.
Ausgehend von einem Pumpenlaufrad der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
Figur 1
ein Pumpenlaufrad einer Kreiselpumpe in der Vorderansicht (Anströmseite),
Figur 2
das Pumpenlaufrad in der Seitenansicht im Längsschnitt,
Fig. 3
das Pumpenlaufrad in der Rückansicht.
Ein in Fig. 1 mit (1) bezeichnetes Pumpenlaufrad für eine an sich bekannte und nicht näher gezeigte Kreiselpumpe, insbesondere für eine in Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen einsetzbare Umwälzpumpe ist erfindungsgemäß als vorne und hinten jeweils halboffenes Laufrad ausgebildet.
Ein solches Laufrad (1) kann in einem mit Ansaug- und Druckstutzen versehenen Pumpengehäuse, wie beispielsweise in DE 198 01 112 A1 gezeigt, eingesetzt werden. Dabei erfolgt die Pumpenwellenabdichtung in an sich bekannter Weise mittels einer Gleitringdichtung, bestehend aus einer im motorseitigen Lagerschild des Pumpengehäuses angeordneten Gummimanschette mit festgesetztem Gleitring aus gesintertem Kohlewerkstoff oder dergl. und einem Gegenlagerring (2) aus Keramikmaterial am Laufrad (1). Der Gleitring stützt sich unter Federdruck an der senkrecht zur Welle stehenden Dichtfläche des Keramik- Gegenlagerringes (2) ab.
Das Laufrad (1) (Fig. 1 bis 3) ist mit mehreren Laufschaufeln (3) versehen, welche sich von der Laufradnabe (4) zum Laufradaußenumfang hin radial erstrecken und zwischen Laufschaufelabdeckungen (5, 6) des Laufrades (1) angeordnet sind. Das Laufrad (1) mit den Laufschaufelabdeckungen (5, 6) ist erfindungsgemäß einteilig, vorzugsweise einstückig gefertigt, wobei die anfangs erwähnte halboffene Bauweise gewählt ist. Nach dieser Bauweise decken die beiderseits der Laufschaufeln (3) vorgesehenen Laufschaufelabdeckungen (5, 6) die Laufschaufeln (3) vorder- und rückseitig nur teilweise ab.
Das einteilige Laufrad (1) ist als Spritzgußteil ausgebildet, wobei der Keramik-Gegenlagerring (2) vorzugsweise mit eingegossen ist. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel (sh. insbesondere Fig. 2) ist der Keramik-Gegenlagerring (2) dafür mit einer in das Laufradmaterial eintauchenden Abstufung (7) versehen und form- und/oder kraftschlüssig im Laufrad (1) festgesetzt. Dabei ist die Abstufung (7) vom Laufradmaterial umgossen.
Zur Herstellung des Kunststoff-Laufrades (1) genügt ein Spritzgusswerkzeug in einfacher zweiteiliger Schieber-Bauart. Dies gelingt bei dem erfindungsgemäß halboffenen Laufrad (1) dadurch, dass die vordere oder anströmseitige Laufschaufelabdeckung (5) kreisringförmig und die hintere den Gegenlagerring (2) tragende Laufschaufelabdeckung (6) als geschlossene Scheibe mit einem Außendurchmesser (A-6) ausgebildet ist, der gleich oder kleiner als der Innendurchmesser (l-5) der vorderen Laufschaufelabdeckung (5) ist. Dabei beginnen die an der hinteren Laufschaufelabdeckung (6) angeformten Laufschaufeln (3) an der Laufradnabe (4) mit dem Keramik-Gegenlagerring (2) auf einem frei im Ansaugbereich (S) des Laufrades (1) liegenden Schaufel-Innenkreisdurchmesser (1'-6) und bleiben unabgedeckt bis zum Innendurchmesser (l-5) der vorderen Laufschaufelabdeckung (5). Die Laufschaufeln (3) enden auf der vorderen Laufschaufelabdeckung (5) und von dieser im oberen Bereich verdeckt auf einem Schaufel-Außenkreisdurchmesser (A'-5). Der Schaufel-Außenkreisdurchmesser (A'-5) ist vorzugsweise kleiner als der Außendurchmesser (A-5) der kreisringförmigen vorderen Laufschaufelabdeckung (5) gewählt. Der Außendurchmesser (A-6) der hinteren Laufschaufelabdeckung (6) bzw. der annähernd gleich große Innendurchmesser (1-5) der vorderen Laufschaufelabdeckung (5) liegt dabei annähernd in der Mitte zwischen dem Außendurchmesser (A-5) der vorderen Laufschaufelabdeckung (5) und dem Schaufel-Innenkreisdurchmesser (I'-6) der hinteren Abdeckung (6). Somit ist die Entformung eines zweiteiligen Spritzwerkzeuges einfach möglich.
Die vorbeschriebene erfindungsgemäße Formgebung des in einem Spritzvorgang komplett zu fertigenden halboffenen Pumpenlaufrades (1) erzielt den Vorteil, dass sich axiale Lagetoleranzen des Laufrades (1) nicht auf die abgegebene Pumpenleistung auswirken können. Wird von der Tatsache ausgegangen, dass die Breite eines Leckwasserspaltes zwischen den offenen Schaufeln und den benachbarten nicht gezeigten Pumpengehäusewandungen die Pumpenleistung beeinflusst, so tritt eine negative Beeinflussung deshalb nicht auf, weil beim Verschieben des beidseitig halboffenen Laufrades (1) der sich auf der einen Seite vergrößernde Leckwasserspalt auf der gegenüber liegenden Seite im offenen Schaufelbereich entsprechend verkleinert. Bei den gewählten Durchmesserverhältnissen der Laufschaufelabdeckungen(5, 6) heben sich die Effekte (Druckverteilungen usw.) gegenseitig auf, so dass die Pumpenleistung zumindest konstant bleibt. In Versuchen hat sich gezeigt, dass gegenüber den bekannten, geschlossenen Laufrädern (DE 198 01 112 A1) sogar Wirkungsgradverbesserungen auftreten.
Darüber hinaus fördert das Laufrad (1) Wasser/Luftgemische bzw. Schaum im Vergleich zu bekannten Klaufrädern mit weniger störenden Geräuschen, d. h. relativ leise. Erreicht wird dies durch die große beschaufelte Radnabe, weil dadurch anströmseitig angesaugte Luftblasen nicht direkt geradlinig auf die hintere Schaufelabdeckung einschießen und beim Aufprall Geräusche erzeugen, sondern im Bereich der Laufradnabe (4) von den Laufschaufeln (3) umgelenkt und durch die Schaufeln zerkleinert werden. Dieser Vorgang findet innerhalb des Laufrades (1) statt und ist damit akustisch weitgehend entkoppelt.
Ebenso entlüftet das halboffene Laufrad (1) vorteilhaft, denn im Vergleich zu geschlossenen Laufrädern sind die Volumina der schaufellosen Ringspalträume zwischen der Laufradnabe (4) und dem anfangs erwähnten Pumpengehäuse bzw. der vorderen Laufradabdeckung (5) und dem Pumpengehäuse auf weniger als die Hälfte reduziert. Durch die Verkleinerung der Ringspalträume sammelt sich somit weniger Luft an, so dass ein Entlüften der Pumpe weniger stark behindert ist.
Das Laufrad (1) läßt sich einteilig fertigen, weil der Außendurchmesser (A-6) der hinteren Laufradabdeckung (6) gleich oder etwas kleiner als der Innendurchmesser (l-5) der vorderen Abdeckung (5) ist. Wird die Gegenring-Lagerkeramik (2) mit in das Laufrad-Spritzwerkzeug eingesetzt, so entfällt das separate Montieren des Lagers. Das komplette Laufrad (1) kann in einem Arbeitsgang gefertigt werden. Ebenfalls wird durch die direktumspritzte Lagerkeramik eine Bauteilereduzierung erreicht, da eine Dichtmanschette und eine separat einzusetzende Messingbuchse für die Aufnahme der Keramikscheibe entfallen können. Das Direkteinspritzen des Keramik-Gegenlagerringes (2) ist selbstverständlich auch anwendbar in einem mehrteiligen Laufrad.

Claims (7)

  1. Pumpenlaufrad für eine Kreiselpumpe, insbesondere für eine in Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen einsetzbare Umwälzpumpe, welches in einem mit Ansaug- und Druckstutzen versehenen Pumpengehäuse gegengelagert umläuft und mit mehreren Laufschaufeln sowie mit einem Gegenlagerring einer Gleitringdichtung ausgebildet ist, wobei sich die Laufschaufeln von der Radnabe zum Radumfang des Laufrades radial erstrecken und an einer anströmseitigen vorderen Laufschaufelabdeckung und/oder einer pumpengehäuseseitigen hinteren Laufschaufelabdeckung angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Laufrad (1) mit den Laufschaufelabdeckungen (5, 6) halboffen gestaltet ausgebildet ist.
  2. Pumpenlaufrad nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Laufrad (1) als Spritzgussteil einteilig mit ggf. eingegossenem Keramik-Gegenlagerring (2) gefertigt ist.
  3. Pumpenlaufrad nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Laufschaufelabdeckungen (5,6) die Laufschaufeln (3) vorder- sowie rückseitig nur teilweise überdecken, wobei die vordere Laufschaufelabdeckung (5) kreisringförmig und die hintere Laufschaufelabdeckung (6) als geschlossene Scheibe mit einem Außendurchmesser (A-6) ausgebildet ist, welcher gleich oder kleiner als der Innendurchmesser (l-5) der vorderen Laufschaufelabdeckung (5) ist.
  4. Pumpenlaufrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mit der hinteren Laufschaufelabdeckung (6) verbundenen Laufschaufeln (3) vor der Laufradnabe (4) auf einem Schaufel-Innenkreisdurchmesser (l'-6) beginnen und auf der vorderen Laufschaufelabdeckung (5) auf einem Schaufel-Außenkreisdurchmesser (A'-5) enden, der vorzugsweise kleiner als der Außendurchmesser (A-5) der kreisringförmigen vorderen Laufschaufelabdeckung (5) gewählt ist.
  5. Pumpenlaufrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Außendurchmesser (A-6) der hinteren Laufschaufelabdeckung (6) bzw. der annähernd gleich große Innendurchmesser (l-5) der vorderen Laufschaufelabdeckung (5) vorzugsweise in der Mitte zwischen dem Außendurchmesser (A-5) der anströmseitigen Laufschaufelabdeckung (5) und dem Schaufel-Innenkreisdurchmesser (1'-6) liegt.
  6. Pumpenlaufrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Keramik-Gegenlagerring (2) form- und/oder kraftschlüssig im Laufrad (1) festgesetzt ist
  7. Pumpenlaufrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Keramik-Gegenlagerring (2) mit einer Abstufung (7) versehen ist, die vom Laufradmaterial umgossen ist.
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