DE102024116807A1 - centrifugal pump arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpenanordnung mit einer Anordnung (1), die eine Welle (2) und eine Hülse (3) umfasst, wobei die Hülse (3) einen ersten Bereich (4) mit einer Funktionsfläche (4a) und einem geschlossenem Querschnittsprofil aufweist, wobei im Bereich der Funktionsfläche (4a) ein Hohlraum (8) zwischen der Hülse (3) und der Welle (2) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist die Hülse (3) wenigstens an einer Seite des ersten Bereichs (4) einen zweiten Bereich (5) mit einem offenen Querschnittsprofil mit mindestens einer Schlitzung (6) auf. The invention relates to a centrifugal pump arrangement comprising an assembly (1) that includes a shaft (2) and a sleeve (3), wherein the sleeve (3) has a first region (4) with a functional surface (4a) and a closed cross-sectional profile, wherein a cavity (8) is formed in the region of the functional surface (4a) between the sleeve (3) and the shaft (2). According to the invention, the sleeve (3) has at least on one side of the first region (4) a second region (5) with an open cross-sectional profile having at least one slot (6).
Description
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpenanordnung mit einer Anordnung, die eine Welle und eine Hülse umfasst, wobei die Hülse einen ersten Bereich mit einer Funktionsfläche und einem geschlossenem Querschnittsprofil aufweist, wobei im Bereich der Funktionsfläche ein Hohlraum zwischen der Hülse und der Welle ausgebildet ist.The invention relates to a centrifugal pump arrangement comprising a shaft and a sleeve, wherein the sleeve has a first area with a functional surface and a closed cross-sectional profile, wherein a cavity is formed in the area of the functional surface between the sleeve and the shaft.
Die Anordnung mit einer Welle und einer Hülse kann beispielsweise in Form einer Welle ausgeführt sein, auf der zum Schutz eine Wellenschutzhülse angeordnet ist. Des Weiteren kann die Anordnung auch als Gleitlager ausgeführt sein, bei der die Hülse als Gleithülse ausgebildet auf der Welle angeordnet ist.The arrangement with a shaft and a sleeve can, for example, be designed as a shaft on which a shaft protection sleeve is arranged for protection. Furthermore, the arrangement can also be designed as a sliding bearing, in which the sleeve is designed as a sliding sleeve and is arranged on the shaft.
Die Wellenschutzhülse ist auf der Welle montiert und rotiert beispielsweise in der Lagerbuchse. Sie schützt die Pumpenwelle vor mechanischen Beschädigungen durch Wellendichtungen sowie Lagerschalen und chemischer Beschädigung durch aggressive Fördermedien.The shaft protection sleeve is mounted on the shaft and rotates, for example, in the bearing bushing. It protects the pump shaft from mechanical damage caused by shaft seals and bearing shells, and from chemical damage caused by aggressive pumped media.
Es ist bekannt, Wellen nicht unmittelbar in Gleitlagern und anderen Engstellen des Gehäuses laufen zu lassen, sondern an solchen berührungsgefährdeten Stellen mit Wellenschutzhülsen zu versehen.It is known that shafts should not run directly in plain bearings and other constricted areas of the housing, but should be provided with shaft protection sleeves at such points where contact is possible.
Die
Die
Gleitlager weisen meist einen Lagerspalt auf, der in der Regel parallel zur Wellenachse steht. Im Betrieb gleiten Lagerflächen aufeinander, die durch hydraulische und/oder mechanische Kräfte aufeinandergedrückt werden. Zwischen diesen beiden feinst bearbeiteten Gleitflächen befindet sich ein Lagerspalt mit einem meist flüssigen Schmierfilm.Plain bearings typically have a bearing gap that is usually parallel to the shaft axis. During operation, the bearing surfaces slide against each other, pressed together by hydraulic and/or mechanical forces. Between these two finely machined sliding surfaces is a bearing gap containing a lubricating film, usually liquid.
Die Anordnung mit einer Welle und einer Hülse kann beispielsweise neben einer Gleitlagerung auch als Verschleißschutz ausgeführt sein und weist eine Wellenhülse auf. Wellenhülsen können Wellen vor Verschleiß schützen. Treten Verschleißerscheinungen auf, so muss nur die deutlich preiswertere Wellenhülse ausgetauscht werden und nicht die gesamte Welle.The arrangement with a shaft and a sleeve can, for example, be designed not only as a plain bearing but also as wear protection and features a shaft sleeve. Shaft sleeves can protect shafts from wear. If signs of wear appear, only the significantly less expensive shaft sleeve needs to be replaced, and not the entire shaft.
Die
Aus dem Stand der Technik sind auch alternative Ausführungen bekannt. So kann die Hülse, die die Welle schützt, auch aus einem nichtmetallischen Werkstoff ausgeführt sein. Die
Insbesondere Alternativwerkstoffe haben gegenüber metallischen Wellen andere thermische Ausdehnungskoeffizienten. Dies führt dann meist bei hohen Temperaturunterschieden zwischen Montage- und Betriebstemperatur entweder zu hohen thermisch induzierten mechanischen Spannungen innerhalb der Welle und/oder der Wellenschutzhülse oder die Wellenschutzhülse weist keine sichere Verbindung zur Welle bei Betriebstemperatur auf.Alternative materials, in particular, have different coefficients of thermal expansion compared to metallic shafts. This usually leads, at high temperature differences between assembly and operating temperature, either to high thermally induced mechanical stresses within the shaft and/or the shaft sleeve, or to the shaft sleeve not having a secure connection to the shaft at operating temperature.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Kreiselpumpe mit einer Anordnung bereitzustellen, die möglichst wenige thermisch induzierte mechanische Spannungen aufweist oder möglichst frei von thermisch induzierten mechanischen Spannungen ausgebildet werden kann. Die Anordnung soll sicher gefügt werden können und auch bei Betriebstemperaturen eine dauerhafte Verbindung zwischen Welle und Hülse gewährleisten können. Weiterhin soll sich die Anordnung durch eine kompakte Bauform auszeichnen. Der Austausch von Ersatzteilen sollte durch die Konstruktion der Anordnung begünstigt sein. Die Anordnung sollte einfach und kostengünstig realisiert werden können.The object of the invention is to provide a centrifugal pump with an arrangement that exhibits as few thermally induced mechanical stresses as possible, or can be designed to be as free of thermally induced mechanical stresses as possible. The arrangement should be able to be securely joined and ensure a permanent connection between the shaft and sleeve, even at operating temperatures. Furthermore, the arrangement should be characterized by a compact design. The design of the arrangement should facilitate the replacement of spare parts. The arrangement should be simple and cost-effective to implement.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpenanordnung mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Varianten sind den nebengeordneten Hauptansprüchen, den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.This problem is solved according to the invention by a centrifugal pump arrangement with an arrangement according to the features of claim 1. Preferred variants can be found in the dependent claims, the subclaims, the description and the drawings.
Erfindungsgemäß weist die Hülse wenigstens an einer Seite des ersten Bereichs bzw. der Funktionsfläche einen zweiten Bereich mit einem offenen Querschnittsprofil mit mindestens einer Schlitzung auf.According to the invention, the sleeve has at least on one side of the first area or functional surface a second area with a open cross-sectional profile with at least one slot.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Hülse beidseitig der Funktionsfläche bzw. des ersten Bereichs ein offenes Querschnittsprofil mit mindestens einer Schlitzung auf.In an advantageous embodiment of the invention, the sleeve has an open cross-sectional profile with at least one slot on both sides of the functional surface or the first area.
Der Begriff Schlitzung bezieht sich auf einen Schnitt oder eine Öffnung bzw. eine Materialaussparung, die in einen innen hohl ausgebildeten Körper, d.h. die Hülse, eingebracht wird. Dadurch ist der Querschnitt des Körpers nicht mehr geschlossen, sondern aufgrund der Aussparungen offen ausgebildet.The term "slit" refers to a cut, opening, or material recess made in a hollow body, i.e., the sleeve. This means the body's cross-section is no longer closed, but open due to the recesses.
Ein offenes Querschnittprofil bezieht sich auf eine bestimmte Form oder Konfiguration eines Querschnitts, die offen ist. Das offene Querschnittsprofil verfügt somit über keine vollständig geschlossene Umrandung bzw. Mantelfläche.An open cross-sectional profile refers to a specific shape or configuration of a cross-section that is open. Therefore, an open cross-sectional profile does not have a completely closed boundary or surface.
Die Funktionsfläche beschreibt jene Fläche der Hülse, die in besonderem Maße einer Belastung ausgesetzt ist und bezieht sich somit auf den Bereich der Welle, die von der Hülse geschützt wird. Im Falle der Gleitlagerfunktion wird die Lagerfläche geschützt und im Falle der Dichtfunktion wird die Dichtfläche geschützt. Wird die Hülse als Verschleißschutz genutzt, schützt die Funktionsfläche die darunter liegende Welle.The functional surface describes the area of the sleeve that is subject to a particularly high degree of stress and thus relates to the area of the shaft that is protected by the sleeve. In the case of a sliding bearing function, the bearing surface is protected, and in the case of a sealing function, the sealing surface is protected. If the sleeve is used as wear protection, the functional surface protects the shaft underneath.
Beispielsweise weist die mindestens eine Schlitzung eine axiale Längserstreckung auf. Somit erstreckt sich die Materialaussparung in der Hülse parallel zur Achse der Welle. Die Hülsenachse entspricht somit der Ausrichtung der Wellenachse.For example, at least one slot has an axial longitudinal extent. Thus, the material recess in the sleeve extends parallel to the axis of the shaft. The sleeve axis therefore corresponds to the orientation of the shaft axis.
Bei einer Variante der Erfindung kann die Schlitzung im zweiten Bereich beidseitig der Funktionsfläche identisch ausgeführt sein.In one variant of the invention, the slotting in the second area can be identical on both sides of the functional surface.
Alternativ können sich die Schlitzungen in einem zweiten Bereich von den Schlitzungen im anderen zweiten Bereich unterscheiden.Alternatively, the slots in one second area can differ from the slots in the other second area.
Die Schlitzungen im zweiten Bereich mit offenem Querschnittprofil bilden elastische Hülsenstücke, wobei die Schlitzungen das Querschnittsprofil in einzelne Kreisringsegmenten untergliedern. Diese Kreisringsegmente fungieren als elastische Elemente, die unterschiedliches Dehnverhalten der Hülse und der Welle aufgrund verschiedener thermischer Ausdehnungskoeffizienten in Form von Biegung aufnehmen können.The slots in the second area with an open cross-sectional profile form elastic sleeve sections, with the slots subdividing the cross-sectional profile into individual circular ring segments. These circular ring segments function as elastic elements that can accommodate the different expansion behavior of the sleeve and the shaft due to their different coefficients of thermal expansion in the form of bending.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung kann die Schlitzung des offenen Querschnittsprofils auf beiden Seiten der Funktionsfläche unterschiedlich ausgeführt sein. Dabei können sich beispielsweise die Anzahl und die Art sowie die Ausgestaltung der Schlitzung unterscheiden.In an alternative embodiment of the invention, the slots in the open cross-sectional profile can be configured differently on both sides of the functional surface. For example, the number, type, and design of the slots can differ.
Bei einer Variante der Erfindung kann das offene Querschnittsprofil bzw. der zweite Bereich mehr als zwei, vorzugsweise mehr als vier, insbesondere mehr als sechs Schlitzungen aufweisen.In one variant of the invention, the open cross-sectional profile or the second area can have more than two, preferably more than four, in particular more than six slots.
Dabei können beispielsweise die Schlitzungen in Form und Ausgestaltung identisch ausgebildet sein.For example, the slots can be identical in shape and design.
Alternativ können die Schlitzungen des Querschnittsprofil jeweils eine individuelle und somit von den anderen Schlitzungen unterschiedliche Ausgestaltung in Form und in der Art aufweisen.Alternatively, the slots in the cross-sectional profile can each have an individual design that differs from the other slots in shape and type.
Beispielsweise weisen auch unterschiedliche ausgestaltete Schlitzungen jeweils eine axiale Längserstreckung auf.For example, differently designed slots also each have an axial longitudinal extent.
Bei einer Variante der Erfindung ist die mindestens eine Schlitzung winklig zu einer Linie parallel zur Hülsenachse ausgerichtet. Die Linie liegt beispielsweise mit der Hülsenachse in einer Ebene, wobei die Linie parallel zur Hülsenachse gleichzeitig in einer Ebene mit der Oberfläche der Hülse liegt. Dabei kann der Winkel zwischen der Linie parallel zur Hülsenachse und der Schlitzung mehr als 1° und weniger als 90° betragen.In one embodiment of the invention, the at least one slot is oriented at an angle to a line parallel to the sleeve axis. This line lies, for example, in the same plane as the sleeve axis, and simultaneously in the same plane as the surface of the sleeve. The angle between the line parallel to the sleeve axis and the slot can be greater than 1° and less than 90°.
Beispielsweise beträgt der Winkel zwischen der Linie parallel zur Hülsenachse und der Schlitzung mehr als 30° und weniger als 60°.For example, the angle between the line parallel to the sleeve axis and the slot is more than 30° and less than 60°.
Bei einer Variante der Erfindung beträgt der Winkel der Schlitzung betrachtet bei einer hypothetisch abgewickelten Oberfläche der Hülse zu einer orthogonalen Linie in Bezug auf die Stirnseite der Hülsenoberfläche mehr als 15° und weniger als 75°.In one variant of the invention, the angle of the slot, viewed from a hypothetically unwound surface of the sleeve to an orthogonal line with respect to the end face of the sleeve surface, is more than 15° and less than 75°.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind alle Winkel der Schlitzungen des offenen Querschnittsprofils identisch ausgebildet.In a preferred embodiment of the invention, all angles of the slots in the open cross-sectional profile are identical.
Zum Beispiel kann die winklige Ausrichtung bei jeder Schlitzung unterschiedliche Winkel aufweisen.For example, the angular alignment can have different angles for each slot.
Bei einer Variante ist die Schlitzung gewellt ausgebildet. Die Welle kann dabei S-förmig oder als Sinuswelle ausgeführt sein und eine oder mehrere Perioden umfassen. Die Amplitude kann beispielsweise mehr als das einfache und/oder weniger als das fünffache der Hülsenwandstärke betragen.In one variant, the slotting is corrugated. The corrugation can be S-shaped or sinusoidal and comprise one or more periods. The amplitude can be, for example, more than one and/or less than five times the sleeve wall thickness.
Beispielsweise ist die Schlitzung rechtwinklig zur Oberfläche der Hülse ausgebildet. Somit erstreckt sich die Schlitzung parallel zur Achse der Welle, auf der die Hülse montiert ist.For example, the slot is formed at right angles to the surface of the sleeve. Thus, the slot extends parallel to the axis of the shaft on which the sleeve is mounted.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung ist die Schlitzung winklig geneigt zur Oberfläche der Hülse ausgebildet.In an alternative version of the invention, the slot is inclined at an angle to the surface of the sleeve.
Bei einer winklig geneigten Ausführung der Schlitzung beträgt der Winkel zwischen einer Mittelpunktslinie bei einer geschnittenen Draufsicht und einer tangentialen Linie zur Oberfläche mehr als 15° und weniger als 90°.In the case of an angularly inclined design of the slot, the angle between a center line in a sectioned top view and a tangential line to the surface is more than 15° and less than 90°.
Beispielsweise weist der zweite Bereich eine einfach abgestufte Schlitzung auf.For example, the second area has a simply stepped slot.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung weist der zweite Bereich eine mehrfach abgestufte Schlitzung auf.In another variant of the invention, the second area has a multi-stage slotted design.
Bei einer mehrfach abgestuften Schlitzung kann beispielswiese der Winkel zwischen einer Linie parallel zur Hülsenachse und der Schlitzung mehr als 30° und weniger als 60° betragen, während der Winkel zwischen den Abstufungen mehr als 60° und weniger als 120° beträgt. Dabei erstreckt sich die Schlitzung auch mit den Abstufungen parallel zur Hülsenachse.In the case of a multi-stepped slot, for example, the angle between a line parallel to the sleeve axis and the slot can be greater than 30° and less than 60°, while the angle between the steps is greater than 60° and less than 120°. The slot also extends parallel to the sleeve axis, including the steps.
Beispielsweise sind die Schlitzungen sägezahnartig ausgebildet in der Ausführung als abgestufte Schlitzung.For example, the slots are designed in a sawtooth shape, specifically as stepped slots.
Beispielsweise weist die Schlitzung eine Breite mit einem Faktor von mehr als 0,3 und von weniger als 1,5 der stirnseitigen Hülsenwandstärke auf.For example, the slot has a width with a factor of more than 0.3 and less than 1.5 of the end-face sleeve wall thickness.
Bei einer Variante der Erfindung weist die Schlitzung eine Breite mit einem Faktor von mehr als 0,7 und von weniger als 1,2 der stirnseitigen Hülsenwandstärke auf.In one variant of the invention, the slot has a width with a factor of more than 0.7 and less than 1.2 of the end-face sleeve wall thickness.
Beispielsweise weisen die Aussparungen in Form von Schlitzungen jeweils eine Länge von mehr als einem Faktor von 0,05 und von weniger als 0,3 der Länge der Hülse auf.For example, the recesses in the form of slots each have a length greater than a factor of 0.05 and less than 0.3 of the length of the sleeve.
Bei einer Variante der Erfindung ist der Auslauf der Aussparungen verrundet ausgebildet.In one variant of the invention, the outlet of the recesses is rounded.
Die Verrundung kann als Teilkreis oder nahezu als Vollkreis als Abschluss der Schlitzung ausgebildet sein.The rounding can be formed as a partial circle or almost as a full circle as the end of the slot.
Alternativ kann der Auslauf der Aussparung als Bohrung in die Wellenschutzhülse eingebracht sein. Das verrundete Ende der Schlitzung bildet einen vorteilhaften Schutz gegen Risse aufgrund hoher Spannungen in der Wellenschutzhülse.Alternatively, the outlet of the recess can be formed as a bore in the shaft protection sleeve. The rounded end of the slot provides advantageous protection against cracking due to high stresses in the shaft protection sleeve.
Beispielsweise reichen die Aussparungen über die auf der Welle aufliegenden Enden mindestens bis an Hohlraum der Hülse. Dadurch wird die thermische Indizierung von mechanischen Spannungen in der Hülse wirksam vermieden, da die Spannungen nur im Kontaktbereich zur Welle aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten auftreten können.For example, the recesses extend beyond the ends resting on the shaft at least to the cavity of the sleeve. This effectively prevents the thermal induction of mechanical stresses in the sleeve, as the stresses can only occur in the contact area with the shaft due to the different coefficients of thermal expansion.
Bei einer Variante der Erfindung ist der Hohlraum durch ein Freistechen der Hülse ausgebildet.In one variant of the invention, the cavity is formed by piercing the sleeve.
Das Freistechen ist ein Verfahren in der Werkstückbearbeitung, das beispielsweise in der Zerspanungstechnik eingesetzt wird. Dabei wird ein Hohlraum zwischen Wellenschutzhülse und Welle durch eine spanabhebende Bearbeitung, zum Beispiel durch Drehen, erzeugt.Hollowing is a machining process used, for example, in cutting technology. A cavity is created between the shaft guard sleeve and the shaft by a machining operation, such as turning.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist der Hohlraum durch ein Freistechen der Welle ausgebildet.In another variant of the invention, the cavity is formed by cutting out the shaft.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung kann der Hohlraum sowohl durch ein Freistechen der Hülse als auch durch ein Freistechen der Welle ausgebildet sein.In an alternative version of the invention, the cavity can be formed either by cutting out the sleeve or by cutting out the shaft.
Beispielsweise ist die Wellenschutzhülse aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet.For example, the shaft protection sleeve is made of a ceramic material.
Bei einer Variante der Erfindung ist die Welle aus einem Stahlwerkstoff ausgeführt.In one variant of the invention, the shaft is made of a steel material.
Durch die Wahl zweier unterschiedlicher Werkstoffe für Hülse und Welle können die Funktionsfähigkeit und die Lebensdauer beispielsweise in der Ausführung eines Gleitlagers verbessert werden. So schützt die hochfeste bzw. verschleißbeständige Keramikhülse, die einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, die aus Metall gefertigte korrosionsgefährdetere bzw. weniger verschleißbeständige Welle, die einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Durch die besondere Ausbildung einer Hülse mit offenem Querschnittsprofil können mechanische Spannungen am Auflagebereich der Hülse auf der Welle aber auch in der Hülse selbst reduziert bzw. vermieden werden.By choosing two different materials for the sleeve and shaft, the functionality and service life of a plain bearing, for example, can be improved. The high-strength, wear-resistant ceramic sleeve, which has a lower coefficient of thermal expansion, protects the metal shaft, which is more susceptible to corrosion and less wear-resistant due to its higher coefficient of thermal expansion. The special design of the sleeve with an open cross-sectional profile reduces or eliminates mechanical stresses at the bearing surface of the sleeve on the shaft, as well as within the sleeve itself.
Gemäß der Erfindung wird eine Kreiselpumpe mit einer Anordnung bei hohen Betriebstemperaturen zur Reduktion thermisch induzierten mechanischen Spannungen verwendet.According to the invention, a centrifugal pump is used with an arrangement for reducing thermally induced mechanical stresses at high operating temperatures.
Keramische Werkstoffe weisen weitgehend einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und gute tribologische Eigenschaften auf. In Kombination mit einer wenig ausgeprägten Korrosionsneigung sind keramische Werkstoffe in vielen Fällen prädestiniert als Gleitpartner bei mediumsgeschmierten Gleitlagern in Kreiselpumpen, bei denen die Gehäuse und die Laufräder meist aus Stahlwerkstoffen ausgebildet sind.Ceramic materials generally exhibit a low coefficient of thermal expansion and good tribological properties. Combined with a low tendency to corrode, ceramic materials are in many cases ideally suited as sliding partners in medium-lubricated plain bearings in centrifugal pumps, where The housings and impellers are usually made of steel materials.
Bei der Fügung von keramischen Werkstoffen mit Stahlwerkstoffen, wie beispielsweise der Fügung einer Wellenschutzhülse mit einer Welle, wird ein Bauteil mit niedrigen Ausdehnungskoeffizienten mit einem Bauteil mit deutlich höheren Ausdehnungskoeffizienten in einen funktionellen Kontakt gebracht. Insbesondere bei Temperaturänderungen oder beim Kreiselpumpenbetrieb mit hohen Medientemperaturen können dadurch unzulässige thermische Spannungen oder eine unvorteilhafte Passungslücke entstehen.When ceramic materials are joined to steel materials, such as a shaft protection sleeve to a shaft, a component with a low coefficient of thermal expansion is brought into functional contact with a component with a significantly higher coefficient of thermal expansion. Particularly during temperature changes or when operating centrifugal pumps with high fluid temperatures, this can lead to impermissible thermal stresses or an undesirable fit gap.
Gemäß der Erfindung wird das Querschnittsprofil der Wellenschutzhülse durch Schlitzungen so modifiziert, dass thermisch bedingte mechanische Spannungen innerhalb der Hülse auf ein zulässiges Maß reduziert und Passungslücken verhindert werden können.According to the invention, the cross-sectional profile of the shaft protection sleeve is modified by slots in such a way that thermally induced mechanical stresses within the sleeve can be reduced to a permissible level and gaps in fit can be prevented.
Beispielsweise wird die Wellenschutzhülse mit einer Funktionsfläche ausgebildet, die die Schutzfunktion für die Welle realisiert. Die Funktionsfläche ist mit einem geschlossenen Querschnittsprofil ausgeführt. Zur Reduktion oder zur Vermeidung von thermischen Spannungen in der Wellenschutzhülse wird das geschlossene Querschnittsprofil beidseitig um ein offenes Querschnittsprofil ergänzt.For example, the shaft protection sleeve is designed with a functional surface that provides protection for the shaft. This functional surface has a closed cross-sectional profile. To reduce or prevent thermal stresses within the shaft protection sleeve, the closed cross-sectional profile is supplemented on both sides by an open cross-sectional profile.
Vorteilhafterweise können durch diese Erfindung eine Wellenschutzhülse und eine Welle aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auch im Einsatz bei hohen Temperaturen sicher miteinander gefügt werden. Zudem sind auch Werkstoffkombinationen mit extrem unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten realsierbar. Weiterhin können auftretende Spannungen in der Wellenhülse über die Geometrie des elastischen Profils begrenzt oder kompensiert werden. Dadurch kann eine hohe Bandbreite an möglichen Werkstoffen für die Wellenschutzhülse verwendet werden, insbesondere in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit und die Festigkeit bei höheren Temperaturen. Darüber hinaus kann die Wellenschutzhülse einfach und kostengünstig gefertigt werden.Advantageously, this invention allows a shaft sleeve and a shaft made of materials with different coefficients of thermal expansion to be reliably joined, even under high-temperature conditions. Furthermore, material combinations with extremely different coefficients of expansion are also feasible. Stresses occurring in the shaft sleeve can also be limited or compensated for by the geometry of the elastic profile. This allows for a wide range of possible materials to be used for the shaft sleeve, particularly with regard to corrosion resistance and strength at elevated temperatures. Moreover, the shaft sleeve can be manufactured simply and cost-effectively.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of exemplary embodiments with reference to the drawings and from the drawings themselves.
Dabei zeigt:
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1 eine perspektivische Draufsicht auf einen Wellenabschnitt mit Wellenschutzhülse, -
2 einen Wellenabschnitt mit Wellenschutzhülse in einer Schnittdarstellung, -
3 eine Schnittdarstellung des Wellenabschnitts im Bereich des offenen Querschnittsprofils, -
4 eine Schnittdarstellung des Wellenabschnitts im Bereich der Funktionsfläche, -
5 eine perspektivische Teildarstellung der Wellenschutzhülse, -
6 eine perspektivische Teildarstellung einer weiteren Ausführung der Wellenschutzhülse, -
7 eine perspektivische Teildarstellung einer alternativen Ausführung der Wellenschutzhülse, -
8 eine perspektivische Teildarstellung einer weiteren alternativen Ausführung der Wellenschutzhülse, -
9 eine perspektivische Teildarstellung einer weiteren alternativen Ausführung der Wellenschutzhülse,
-
1 a perspective top view of a shaft section with a shaft protection sleeve, -
2 a shaft section with shaft protection sleeve in a sectional view -
3 a sectional view of the wave section in the area of the open cross-sectional profile, -
4 a cross-sectional view of the wave segment in the area of the functional surface, -
5 a perspective partial view of the shaft protection sleeve, -
6 a perspective partial view of another version of the shaft protection sleeve, -
7 a perspective partial view of an alternative design of the shaft protection sleeve, -
8 a perspective partial view of another alternative design of the shaft protection sleeve, -
9 a perspective partial view of another alternative design of the shaft protection sleeve,
Der erste Bereich 4 der Hülse 3 bzw. die Funktionsfläche 4a ist durch einen Übergang 7 bzgl. des Durchmessers von den beiden zweiten Bereichen 5 mit offenem Querschnittsprofilen abgesetzt. Die Hülse 3 ist in dieser Ausführungsvariante als hochfeste, verschleißbeständige Keramikhülse, die einen im Vergleich zur Welle 2 niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, ausgeführt. Die Welle 2 ist aus einem Stahlwerkstoff gefertigt ist und dadurch im Vergleich zur Hülse 3 korrosionsgefährdet sowie weniger verschleißbeständig ausgeführt und weist einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.The first section 4 of the sleeve 3, or functional surface 4a, is separated from the two second sections 5 with open cross-sectional profiles by a transition 7 with respect to diameter. In this embodiment, the sleeve 3 is designed as a high-strength, wear-resistant ceramic sleeve with a lower coefficient of thermal expansion compared to the shaft 2. The shaft 2 is made of a steel material and is therefore more susceptible to corrosion and less wear-resistant than the sleeve 3, and has a higher coefficient of thermal expansion.
Jeder zweite Bereich 5 mit dem offenen Querschnittsprofil der Hülse 3 weist durch die Schlitzung 6 eine erhöhte Elastizität auf und kann thermisch bedingte Längenänderungen und/oder thermisch bedingte Durchmesseränderungen der Welle 2 aufnehmen, ohne dass Passungsverlust der Hülse 3 auf der Welle 2 und/oder ohne dass thermisch induzierte Spannungen entstehen.Every second area 5 with the open cross-sectional profile of the sleeve 3 has increased elasticity due to the slotting 6 and can accommodate thermally induced changes in length and/or thermally induced changes in diameter of the shaft 2 without loss of fit of the sleeve 3 on the shaft 2 and/or without thermally induced stresses arising.
In
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Hohlraum 8 durch ein Freistechen der Hülse 3 ausgebildet ist. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Hohlraum 8 durch ein Freistechen der Welle 2 ausgebildet sein.In the illustrated embodiment, the cavity 8 is formed by cutting out the sleeve 3. In an embodiment not shown, the cavity 8 can be formed by cutting out the shaft 2.
In
Die
Jede Schlitzung 6 weist eine Breite b auf, die im Wesentlichen der stirnseitigen Wandstärke d der Hülse 3 entspricht. Die Schlitzungen 6 in Form von Aussparungen weisen jeweils eine gleiche Länge auf, wobei die axiale Länge oder Erstreckung in dieser Ausführungsvariante bei einem Faktor von mehr als 0,05 und weniger als 0,3 der Länge der Hülse 3 liegt.Each slot 6 has a width b that essentially corresponds to the end-face wall thickness d of the sleeve 3. The slots 6, in the form of recesses, each have the same length, the axial length or extent of which in this embodiment is a factor of more than 0.05 and less than 0.3 of the length of the sleeve 3.
Die Anordnung in
Die Ausführungsvariante der
Die
In
Es versteht sich, dass die in den
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 10 2022 106 442 A1 [0006]DE 10 2022 106 442 A1 [0006]
- DE 10 2015 221 255 A1 [0009]DE 10 2015 221 255 A1 [0009]
- DE 10 2018 214 650 A1 [0010]DE 10 2018 214 650 A1 [0010]
Claims (15)
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| DE102024116807.2A DE102024116807A1 (en) | 2024-06-14 | 2024-06-14 | centrifugal pump arrangement |
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- 2025-06-12 WO PCT/EP2025/066410 patent/WO2025257324A1/en active Pending
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Also Published As
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