Geometrie verbessert das Verhältnis von Förderleistung und Baugröße

Die einteiligen, geschlossenen Thermoplast-Flügelräder kombinieren eine hohe Förderleistung mit geringer Baugröße und geringem Verschleiß.
(Bildquelle: ROS)

Steigende Energiekosten und Wettbewerbsdruck zwingen die Unternehmen zu kleineren und leichteren Bauteilen mit immer höherem Wirkungsgrad sowie längerer Lebensdauer. Für Flügelräder, die in unterschiedlichen Pumpensystemen zum Einsatz kommen, ging das Coburger Unternehmen ROS diesen Weg erfolgreich. Heraus kamen einteilige, geschlossene Thermoplast-Flügelräder mit einer Geometrie, die eine hohe Förderleistung mit geringer Baugröße und geringem Verschleiß kombiniert.

Als das Unternehmen den Auftrag bekam, ein solches Flügelrad zu entwickeln, das trotz seiner geringen Größe dem hohen Druck und Volumenstrom standhält, konnte es sich zunächst nur eine dreiteilige Variante vorstellen, erinnert sich Geschäftsführer Steffen Tetzlaff. Die dazu erforderlichen Schweißnähte hätten jedoch die Konstruktion vergleichsweise empfindlich gemacht: Der Austrieb an der Naht hätte das Strömungsverhalten negativ beeinflusst, die vorgegebene Förderleistung wäre nicht zu erreichen gewesen. Wenn überhaupt, dann nur mit deutlich größeren Dimensionen, die im angefragten Konzept jedoch keinen Platz hatten.

Geometrie verbessert das Verhältnis von Förderleistung und Baugröße

Da die inneren Austrittsöffnungen einen größeren Durchmesser haben als die äußeren Einlassöffnungen, lässt sich ein erkaltetes Bauteil nicht mehr aus einem konventionellen Spritzgießwerkzeug entnehmen.
(Bildquelle: ROS)

Flügelradpumpen trotz Hinterschnitt entformen

Die Lösung bestand in einem geschlossenen Flügelrad mit hohem Hinterschnitt im Zusammenspiel mit stark drehgekrümmten Förderkanälen, die an den inneren Austrittsöffnungen große Durchflussmengen bei hohem Betriebsdruck ermöglichen. Um dieses Modell in die Praxis umzusetzen, musste der Hersteller zunächst das Problem der Entformung lösen: Da die inneren Austrittsöffnungen einen größeren Durchmesser haben als die äußeren Einlassöffnungen, lässt sich ein erkaltetes Bauteil nicht mehr aus einem konventionellen Spritzgießwerkzeug entnehmen. „Das wäre, als wollte man einen Korken aus Stahl ins Innere einer Flasche treiben – der Flaschenhals würde gesprengt“, erläutert Tetzlaff. Um dieses Flügelrad zu produzieren, baute das Unternehmen darum ein komplexes Werkzeug, das ein Entformen des Bauteils trotz Hinterschnitts ermöglicht. Diese Lösung würdigte der Verband Technische Kunststoff-Produkte (Tecpart) und ehrte das Unternehmen dafür mit dem Tecpart-Innovationspreis 2013.

Geometrie verbessert das Verhältnis von Förderleistung und Baugröße

Die Geometrie und Stabilität des Flügelrads ermöglichen einen um rund 20 Prozent höheren Betriebsdruck bei entsprechend geringerem Volumenstrom.
(Bildquelle: ROS)

Den Praxistest hat dieses Flügelrad inzwischen im automobilen Alltagsbetrieb bestanden. „Es ist in Kühlmittelpumpen von Aggregaten bis hin zur Oberklasse im Einsatz, die eine Leistung von rund 125 bis 220 Kilowatt oder 170 bis 300 PS haben“, erzählt Tetzlaff. Die Geometrie und Stabilität des Flügelrads ermöglichen einen im Vergleich zu konventioneller Bauart rund 20 Prozent höheren Betriebsdruck bei entsprechend geringerem Volumenstrom. Einfach ausgedrückt bedeutet das: „Der Motor bringt bei gleichbleibendem Verbrauch mehr PS auf die Straße, oder umgekehrt, bei gleichbleibender Beanspruchung sinkt der Verbrauch“, erläutert Tetzlaff.

Das Unternehmen hat die gefundene Individuallösung inzwischen zum Konzept weiterentwickelt. „Solche Flügelräder lassen sich für jegliche Pumpen einsetzen, die flüssige Medien befördern, und eine hohe Förderleistung benötigen. Etwa bei Waschmaschinen und Geschirrspülern sowie Schwimmbad- und Teichpumpen“, so Tetzlaff. Die leichten und minimal dimensionierten Flügelräder mit Drehkrümmungsprinzip sind mittlerweile in Millionen-Stückzahlen bei verschiedenen Anwendungen im Einsatz. Dort erwiesen sie sich als stabil, effizient und langlebig.

Halle: A5, Stand 5106

Über den Autor

Matthias Rotter

ist freier Journalist aus Lautertal in Oberfranken.