Laufrad

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein aus Blechteilen schweißtechnisch hergestelltes geschlossenes Laufrad für Pumpen oder dergleichen, bestehend aus einer Nabe, einer Nabenscheibe, Schaufeln einer Deckscheibe mit einem ringförmigen, einen Saugmund bildenden Teil, wobei die Schaufeln an einer ihrer Kanten mit der Nabe bzw. der Nabenscheibe und an der gegenüberliegenden Kante mit der Deckscheibe verschweißt sind.

[0002] Derartige Laufräder, wie sie z.B. aus der GB-A-2.049.834 und der DE-C-760 890 bekanntgeworden sind, finden Verwendung in Strömungsmaschinen, die als Pumpen oder Turbinen für ein flüssiges oder gasförmiges Medium arbeiten. Diese Laufräder sind im allgemeinen aus Walzstahl, vorzugsweise aus Chrom-NickelWalzstahl gefertigt. Die einzelnen Teile werden beispielsweise durch Punktschweißung, Widerstandsschweißung oder Bahnschweißung miteinander verbunden. Dabei werden die Chrom-Nickel-Stahl-Räder unter Schutzgas schweißtechnisch dergestalt hergestellt, daß z.B. die Laufradschaufeln auf eine Scheibe, die die Nabe trägt, aufgeschweißt werden, worauf anschließend eine Deckscheibe, die den Saugmund des Laufrades aufweist, auf die Laufradschaufeln aufgeschweißt wird.

[0003] Dabei kann die Nabe mit der Nabenscheibe und die Deckscheibe mit dem Saugmund einstükkig ausgebildet sein. Jedoch sind diese Teile auch getrennt herstellbar und können sowohl miteinander als auch mit den Laufradschaufeln verschweißt werden. Es sind auch Ausführungsformen bekannt, bei welchen die Laufradschaufeln im Querschnitt Z-förmig ausgebildet sind. Gegenüber einfachen Laufradschaufeln weisen die letztgenannten also an ihrer oberen bzw. unteren Kante jeweils angesetzte Platten auf, die im Querschnitt zusammen mit dem eigentlichen Schaufelteil die ZForm oder spiegelbildlich hierzu eine S-Form ergeben. Zur Herstellung eines Laufrades werden dann die genannten Platten jeweils benachbarter Laufradschaufeln miteinander verschweißt, so daß die Gesamtheit der miteinander verschweißten unteren Platten die Nabenscheibe bildet, während die Gesamtheit der miteinander verschweißten oberen Platten die Deckscheibe bildet.

[0004] Aus der DE-C-906 975 ist ein Laufrad für radiale Turbokompressoren bekanntgeworden, bei dem die aus Stahlblech bestehenden Schaufeln mit der Nabenscheibe verschweißt, dagegen mit der Deckscheibe an deren äußerem Umfang radial verschiebbar oder fest verbunden sind. Bei einer Ausführungsform schließt sich an den inneren Umfang der Deckscheibe ein Deckring an, der mit den Schaufeln durch Schweißen verbunden ist und in dem in einem Vorsprung die Deckscheibe seitlich geführt ist.

[0005] Wie immer die beschriebenen Laufräder im einzelnen auch aufgebaut sind und unabhängig von der Reihenfolge der Verschweißung der einzelnen Teile miteinander ergibt sich immer das Problem, daß die jeweils zuletzt herzustellenden Schweißnähte sehr schlecht, d.h. nur von einer Seite und eventuell auch nur vom Inneren des Laufrades her zugänglich sind. Dabei ergeben sich zwangsläufig im Bereich der Schweißnähte enge Spalten und Lücken. Dies gilt insbesondere dann, wenn man die Laufräder nicht durch Widerstandsschweißen miteinander verbinden kann, was nur bei sehr dünnen Blechen möglich ist, sondern wenn die Teile durch Punktschweißung miteinander verbunden werden.

[0006] Die genannten Strömungsmaschinen, wie Turbinen oder Pumpen, transportieren häufig korrosive Medien. Dabei besitzen Laufräder aus Chrom-Nickel-Stahl grundsätzlich den Vorteil, daß sie unter Einwirkung von Sauerstoff eine korrosionsschützende Passivschicht bilden, die aus einer oxydischen Deckschicht besteht. Allerdings wird diese schützende Deckschicht nur dann aufgebaut, wenn Sauerstoff über den Förderstrom der Materialoberfläche angeboten wird. Ein Nachteil der bekannten Laufräder besteht nun darin, daß sich in den engen Spalten und Ritzen, die sich beim Schweißen an schlecht zugänglichen Stellen unweigerlich bilden, die korrosiven Substanzen festsetzen und diese Bereiche von der Sauerstoffzufuhr abschneiden. Dies führt zu den sogenannten Spaltkorrosionen, bei welchen auch die ansonsten recht korrosionsbeständigen Chrom-Nickel-Stähle durch das einwirkende korrosive Medium sehr schnell korrodieren, da sich die schützende Oxydschicht nicht bilden kann.

[0007] Auch die Korrosionsbeständigkeit anderer Materialien, wie z.B. Aluminium oder Zink ist auf die Ausbildung einer oxydischen Deckschicht zurückzuführen. Die Erfindung bezieht sich daher ganz allgemein auf aus einem derartigen Material hergestellte Laufräder.

[0008] In Anbetracht der geschilderten Korrosionsprobleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Laufräder der eingangs genannten Art zu schaffen, welche keine, oder zumindest eine erheblich verringerte Spaltkorrosion aufweisen.

[0009] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im schlecht zugänglichen mittleren Bereich an mindestens einer der Schaufelkanten, die mit der Nabenscheibe bzw. der Deckscheibe verschweißt sind, ein definierter und vom Fördermedium durchströmbarer Spalt vorgesehen ist, der sich über 20 % bis 60 % der Länge der entsprechenden Schaufelkante erstreckt.

[0010] Dabei versteht es sich, daß der definierte Spalt im allgemeinen größer und vor allem gleichmäßiger ist als die sich beim Schweißen ansonsten zufällig bildenden engen Spalte und Lücken, in welchen sich das transportierte Medium festsetzen kann. Die Spaltbreite wird also so groß gehalten, daß der Spalt von dem transportierten Medium gut durchströmt wird. Konkret liegen die Spaltbreiten je nach der Blechstärke der Schaufeln in einer Größenordnung von 0,2 bis 0,5 mm.

[0011] Die Wirkungsgradverluste, die sich dadurch für die Pumpe oder Turbine ergeben, sind wegen des geringen Gesamtguerschnittes des Spaltes im Vergleich zur Schaufelfläche vernachlässigbar. Zusätzlich besteht für das Anordnen des Spaltes ein gewisser Spielraum, so daß vorzugsweise solche Bereiche der Schweißnaht durch einen Spalt ausgespart werden, in welchen die Strömungsverluste am geringsten sind.

[0012] In den meisten Anwendungsfällen wird mit dem korrosiven Medium auch ein mehr oder weniger großer Anteil von Sauerstoff transportiert, so daß dieses Sauerstoffangebot meistens ausreicht, um die Ausbildung und Aufrechterhaltung einer korrosionsschützenden, oxydischen Deckschicht zu gewährleisten. Wird nun der definierte Spalt von dem korrosiven Medium durchströmt, so wird auch hier permanent in ausreichendem Maße Sauerstoff angeboten. Durch das Ausbilden eines, gegebenenfalls auch mehrerer, definierter Spalte wird also die zufällige Ausbildung von sehr kleinen und engen Spalten und Winkeln, in welchen sich das korrosive Medium festsetzen kann, vermieden. Derartige enge Bereiche, in welchen sich das korrosive Medium festsetzt, verarmen an Sauerstoff und da kein neuer Sauerstoff nachgeführt werden kann, beginnt dort die Korrosion.

[0013] Dies gilt insbesondere dann, wenn die Laufräder nur kurzfristig mit dem korrosiven Medium in Berührung kommen, beispielsweise beim Reinigen, während sie ansonsten ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden. Auch in solchen

[0014] Fällen schließt das in engen Spalten festsitzende korrosive Medium diese Bereiche von der Sauerstoffzufuhr ab und wirkt sehr viel länger auf das Material ein, als es dem nur kurzfristigen Transport von größeren Mengen des korrosiven Mediums durch das Laufrad entspricht.

[0015] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ein definierter Spalt in den Schweißnähten zwischen Schaufeln und Deckscheibe vorgesehen ist.

[0016] Werden nämlich die Schaufeln zunächst mit der Nabe und der Nabenscheibe verschweißt, so sind die entsprechenden Schweißnähte noch sehr gut zugänglich und können glatt und ohne Ausbildung von Spalten hergestellt werden. Nachdem man jedoch die Deckscheibe mit dem Saugmund aufgesetzt hat, läßt sich diese im Bereich um die Mitte der anzuschweißenden Schaufelkanten nur sehr schlecht mit diesen verschweißen. Vorzugsweise ist daher in diesem Bereich ein definierter Spalt vorzusehen. Die Länge dieses Spaltens kann dabei beispielsweise zwischen 20 und 60 % der Länge der ansonsten herzustellenden Schweißnaht betragen, sich also über 20 bis 60 % der oberen Schaufelkante erstrecken.

[0017] Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Ausbildung des Spaltes eine entsprechende Aussparung in der Oberkante der Schaufeln vorgesehen ist.

[0018] Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:

Figur 1 ein Laufrad im axialen Längsschnitt und

Figur 2 ein Laufrad in der Draufsicht.

[0019] Wie man im Querschnitt der Figur 1 sehr schön erkennt, beteht ein Laufrad aus der Nabe 1 mit einer daran angesetzten Nabenscheibe 6 und den an Nabe 1 und Nabenscheibe 6 angeschweißten Schaufeln 2, auf welche ihrerseits eine Deckscheibe 7 aufgesetzt und angeschweißt wurde. Die Schweißnähte sind durch eine kleine Querstrichelung angedeutet. Wie man in Figur 1 erkennt, ist im Bereich der oberen Schweißnaht, d.h. im Bereich der Schweißnaht 4 zwischen der Oberkante der Schaufel 2 und der Deckscheibe 7 ein Spalt 5 der Breite S vorgesehen. Der Spalt 5 erstreckt sich über etwas mehr als 1/3 der Gesamtlänge der Oberkante der Schaufel 2 bzw. der ansonsten herzustellenden Schweißnaht. Dieser Bereich ist schweißtechnisch nur schwer erreichbar, da man weder von der Saugöffnung 8 noch von der Austrittsöffnung 9 her den Bereich des Spaltes 5 mit Schweißwerkzeugen gut erreichen kann.

[0020] In vorteilhafter Weise ergibt sich dabei gleichzeitig, daß die durch den Spalt auftretenden Strömungsverluste bei einem Spalt in diesem Bereich recht gering sind. Diese Frage ist unter anderem im Zusammenhang mit der Entscheidung bedeutend, ob man den Spalt 5 besser an der oberen Kante der Schaufel 2 oder an der unteren Kante im Bereich der Verbindung mit der Nabenscheibe vorsieht. Im letztgenannten Fall müßten die Schaufeln 2 zweckmäßigerweise zunächst mit der Deckscheibe 7 verschweißt werden und erst anschließend mit der Nabe und der Nabenscheibe 6. Für welchen Fall der Anordnung eines Spaltes sich geringere Strömungsverluste ergeben, hängt dabei jedoch auch von der spezifischen Form der Schaufel und des gesamten Laufrades ab. Wie de Verwendung der Begriffe Saugmund 8 und Austrittsöffnung 9 schon nahelegen, handelt es sich also bei dem hier dargestellten Laufrad um das Laufrad einer Pumpe, eines Ventilators oder dergleichen.

[0021] In Figur 2 ist das Laufrad in der Draufsicht dargestellt, wobei im Bereich einer Schaufel 2 die Deckscheibe 7 fortgelassen wurde. Dabei sind jedoch die geschweißten Bereiche 4 der Oberkante der Schaufel 2 durch eine Querstrichelung bzw. -schraffur dargestellt, während der Spalt 5 in der Sicht von oben als schwarze Linie erscheint. In den gestrichelten Bereichen lassen sich die Schweißnähte 4 glatt und ohne Ausbildung von feinen Spalten oder dergleichen herstellen, während dies im Bereich des Spaltes 5 nicht mehr möglich wäre.

[0022] Durch die Ausbildung des Spaltes 5 wird also bei dem Laufrad dafür gesorgt, daß alle Bereiche des Laufrades in gleicher Weise mit dem korrosiven Medium und mit eventuell vorhandenem Sauerstoff beaufschlagt werden, so daß es im Bereich der Schweißnähte nicht zu einer beschleunigten Korrosion im Vergleich zu anderen Teilen des Laufrades kommen kann.

Ansprüche

1. Aus Blechteilen schweißtechnisch hergestelltes, geschlossenes Laufrad für Pumpen oder dergleichen, bestehend aus einer Nabe (1), einer Nabenscheibe (6), Schaufeln (2), einer Deckscheibe (7) mit einem ringförmigen, einen Saugmund bildenden Teil (3), wobei die Schaufeln an einer ihrer Kanten mit der Nabe (1) bzw. der Nabenscheibe (6) und an der gegenüberliegenden Kante mit der Deckscheibe (7) verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß im schlecht zugänglichen mittleren Bereich an mindestens einer der Schaufelkanten, die mit der Nabenscheibe (6) bzw. der Deckscheibe (7) verschweißt sind, ein definierter und vom Fördermedium durchströmbarer Spalt (5) vorgesehen ist, der sich über 20 % bis 60 % der Länge der entsprechenden Schaufelkante erstreckt.

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen 0,2 und 0,5 mm breit ist.

3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt in einem Bereich mit geringen Strömungsverlusten vorgesehen ist.

4. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Schweißkante der Schaufeln (2) zur Ausbildung des Spaltes (5) eine Aussparung aufweist.

Claims

1. A closed rotor which is produced by welding from sheet metal parts, for pumps or the like, comprising a hub (1), a hub disc (6), blades (2), and a cover disc (7) with an annular portion (3) forming a suction mouth, wherein the blades are welded at one of their edges to the hub (1) or the hub disc (6) and at the oppositely disposed edge to the cover disc (7), characterised in that a defined gap (5) through which the medium to be conveyed can flow is provided in the poorly accessible central region on at least one of the blade edges which are welded to the hub disc (6) or the cover disc (7) respectively, the gap (5) extending over 20% to 60% of the length of the corresponding blade edge.

2. A rotor according to claim 1 characterised in that the gap is between 0.2 and 0.5 mm in width.

3. A rotor according to claim 1 or claim 2 characterised in that the gap is disposed in a region with low flow losses.

4. A rotor according to one of claim 1 to 3 characterised in that a respective welded edge of the blades (2) has a recess to form the gap (5).

Revendications

1. Rotor fermé pour pompes ou analogues, fabriqué par soudure à partir de pièces en tôle, constitué d'un moyeu (1), d'un disque de moyeu (6), d'aubes (2), d'un disque de recouvrement (7) comportant une partie annulaire (3) formant une embouchure d'aspiration, les aubes étant, en leurs arêtes supérieures, soudés au moyeu (1) ou au disque de moyeu (6) et, en leur arête opposée, au disque de recouvrement (7), caractérisé en ce que, dans la zone centrale, difficilement accessible, on prévoit contre au moins l'une des arêtes d'aube soudées au disque de moyeu (6) ou au disque de recouvrement (7) une fente (5), parfaitement définie et pouvant être traversée par le fluide de refoulement, fente qui s'étend sur 20 à 60 % de la longueur de l'arête d'aube correspondante.

2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de la fente est de 0,2 à 0,5 mm.

3. Rotor selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fente est prévue dans une zone correspondant à de faibles pertes d'écoulement.

4. Rotor selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque arête de soudure des aubes (2) présente un évidement pour permettre la formation de la fente 5.

Zeichnung