EP2002126A2 - Kreiselpumpe mit koaxialer magnetkupplung - Google Patents

Kreiselpumpe mit koaxialer magnetkupplung

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EP2002126A2
EP2002126A2 EP07723756A EP07723756A EP2002126A2 EP 2002126 A2 EP2002126 A2 EP 2002126A2 EP 07723756 A EP07723756 A EP 07723756A EP 07723756 A EP07723756 A EP 07723756A EP 2002126 A2 EP2002126 A2 EP 2002126A2
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EP
European Patent Office
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pump
bearing
centrifugal pump
impeller
magnet
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EP07723756A
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Werner Platt
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H Wernert and Co OHG
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H Wernert and Co OHG
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Publication date
Application filed by H Wernert and Co OHG filed Critical H Wernert and Co OHG
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Publication of EP2002126A2 publication Critical patent/EP2002126A2/de
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    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/049—Roller bearings

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump having the features of the preamble of claim 1, as known from EP-B1-0171515.
  • centrifugal pumps with magnetic coupling represent an important type of industrially used machines for the conveyance of liquids. Compared to the simpler centrifugal pumps with mechanical seal they have the advantage of a hermetic seal of the pump chamber. This makes them especially favorable for the promotion of aggressive or toxic liquids.
  • the component referred to below as the pump housing (1) must in practice be made up of several parts. Some of them are wetted by the liquid to be pumped and must be sealed accordingly, others not.
  • the pump housing (1) is here shown in one piece.
  • FIG. 1 A first known pump of conventional design is shown in Figure 1 and is e.g. advertised in the brochure [1].
  • a rotating pump impeller (4') is arranged, which receives the liquid to be conveyed via the suction nozzle (2 1 ) and via the discharge nozzle (3 ') ejects again under pressure.
  • the radial bearing of the pump impeller (4 ') takes place by means of an impeller shaft (5') usually in plain bearings (9 ', 10'), the fixed parts in a bearing insert (11 ') are added.
  • the lubrication and cooling of the sliding bearing (9 ', 10') takes place by the liquid to be pumped itself.
  • This is equipped with permanent magnets (7 '), which in turn must be surrounded before the corrosive and possibly also abrasive attack of the pumped liquid with a cylindrical protective jacket (8') liquid-tight. It should be mentioned only in passing that it may be necessary to protect an approximately metallic, that is to say ferromagnetically, magnet rotor (6 ') from corrosion as well as the shaft (5').
  • the part of the rotary coupling which receives and transmits the driving torque of the motor via the drive shaft (15 ') is commonly referred to as a magnet driver (13'). He is also equipped accordingly with permanent magnets (14 '), but rotate in air and therefore are not subject to any special attack.
  • the radial and axial bearing of the magnetic drive takes place in commercial rolling bearings (16 ').
  • FIG. 2 Another common embodiment, especially for smaller pumps, is shown in Figure 2. Such a pump is e.g. advertised in [2].
  • a bearing insert (11 ') can be inexpensively eliminated.
  • the pump impeller (4 ') is combined with the magnet rotor (6'), the permanent magnet (7 1 ) and the protective jacket (8 ') to a part.
  • This rotating impeller magnetic rotor unit (19 ') is slidably mounted here on a fixed axle (17').
  • the axis (17 ') itself is fastened on one side via flow ribs (18') in the suction nozzle (2 '), supported on the other side in the specially shaped containment shell (12').
  • design A The design described in FIGS. 1 and 2 and largely conventional today (referred to here as design A) is characterized in that the magnet driver (13 ') is arranged radially outwardly beyond the magnet rotor (6') lying further inward.
  • This construction has the advantage that the high mass moment of inertia of the outside magneto drive (13 ') counteracts the overly rapid start-up of the driving motor and thus the tearing off of the magnetic coupling can be prevented more favorably.
  • this design facilitates, in particular, a generously axially spaced radial bearing of the pump impeller (4 1 ), which is always desirable due to the high hydraulic forces within the pump.
  • magnetic coupling pumps with a magnet rotor (6 ') located radially on the outside, which is in contact with the liquid, and an internal magnet driver (13') are less frequently used.
  • This embodiment is referred to as type B.
  • Such type B pumps e.g. in DE 01453760 or EP 0171514 or EP 0171515, and are shown in Figure 3, must be carefully designed so that during rapid startup, the magnetic coupling does not break off, which threatens here due to the outside magnetic rotor (6 '). Furthermore, the radially inner magnet driver (13 ') obstructs an axially pulled-out inner slide bearing of the impeller magnetic rotor unit (19'), if not the containment shell (12 '), with its actual opening in the type B drive side must be facing the pump, adversely wound right is executed. An executed pump of type B is advertised in [3] and served as a model for the figure 3.
  • the present invention seeks to improve the radial bearing in the magnetic coupling of a generic centrifugal pump.
  • a centrifugal pump with the features of claims 1 or 3 is proposed.
  • the invention which overcomes the prior art imperfections described above, and in which the radial bearing of the impeller magnetic rotor assembly is displaced outwardly as much as possible, et al. achieved the following advantages:
  • the storage is close to the outer housing wall, where by cooling ribs, the approximately heated, thrown off to the outside residual liquid can be effectively cooled;
  • the containment shell is no longer used as a supporting component, so that - subordinated to the transmission of magnetic moments - it can always be made thin-walled and nevertheless the risk of overloading and deformation does not exist;
  • start-up and emergency camps are dispensable.
  • the fixed part of the sliding bearing is arranged on the inside wall surface of the pump housing as a whole or is formed independently by the housing wall or sections of the housing wall of the pump housing, high radial bearing forces can be transmitted over a large axial length and a smooth synchronization of the impeller Magnetic rotor unit can be achieved.
  • these are preferably located approximately at the same radial level in order to further improve the running characteristics and the dry running capability of the bearing.
  • radial bearing forces can also be absorbed on the pump impeller, e.g. to improve the emergency running and / or starting characteristics.
  • best synchronization conditions are achieved if the pump impeller can be rotated radially without contact or force.
  • the rotating part of the sliding bearing of the impeller magnetic rotor unit has recesses or elevations on its outer circumference, thereby the sliding properties improving liquid movements can be generated.
  • outside wall of the pump housing is provided in the region of the fixed part of the sliding bearing of the impeller magnetic rotor unit with cooling fins or a cooling jacket, overheating-related bearing damage can be avoided.
  • the pump housing wall has a multilayer structure and the innermost material layer consists of a corrosion- or abrasion-resistant material, the longevity is improved even with difficult pumped media.
  • the pump length can be shortened considerably despite the fact that the magnet driver inside the pump is stored alone.
  • the magnetic drive bearing bearings are preferably used.
  • the rolling bearing of the magnetic driver remains unaffected by the pumped liquid.
  • the magnet driver preferably has an open towards the drive side cup shape to receive the at least one bearing of the magnet rotor within the pump housing.
  • a particularly advantageous mounting of the magnetic driver is achieved by a hollow hollow cantilever, through which the drive shaft of the magnet driver is guided, and which preferably carries on at least one inner or outer surface at least one of its end portions a bearing for the magnetic driver. Tapering in these end areas facilitate the placement of such bearings in a small space. If the tapering starts from the root of the cantilever, high bearing forces can be absorbed in a light construction.
  • the at least partial support of the magnetic driver within the space defined by the impeller magnetic rotor unit and the embodiments of such a bearing are of independent inventive significance.
  • FIG. 5 shows a first embodiment of a centrifugal pump according to the invention in axial section - schematized;
  • FIG. 6 shows a second embodiment;
  • Fig. 7 shows a third embodiment
  • Fig. 8 shows a fourth embodiment
  • Fig. 12 shows an eighth embodiment
  • Fig. 13 shows a ninth embodiment
  • Fig. 15 shows an eleventh embodiment.
  • the embodiments have in common that they have a suction nozzle 2 and a discharge nozzle 3 exhibiting pump housing 1, wherein a pump impeller 4 is mounted coaxially to the suction nozzle and fluidly connected in the radial direction with the discharge nozzle 3.
  • the pump impeller 4 has on the drive side a magnetic rotor 6, with which it forms an open to the drive side impeller magnetic rotor unit. This has on its outer circumference the rotating part 9 of a slide bearing, while the fixed part 10 of this sliding bearing is arranged on the inner wall 20 of the pump housing 1.
  • the magnet rotor 6 carries permanent magnets 7 on the radially inner side. These stand opposite permanent magnets 14 at radial spacing, which are arranged on the outer surface of an approximately cup-shaped magnet driver 13.
  • a partition wall possibly in the form of a so-called split pot 12, interposed, which keeps dry the magnetic driver against the liquid wetted inside the pump.
  • the magnet driver 13 is supported at two axially spaced locations via rolling bearings 16a and 16b. This storage takes place in all embodiments - although not mandatory - in each case with respect to the pump housing 1, wherein this storage takes place in the embodiments of Figures 7 to 15 at least pump side within the space formed by the impeller magnetic rotor unit 19.
  • a continuous hollow cantilever 39 protrudes from the drive-side housing end wall toward the pump side and has a crawling design 39a, 39b, the drive shaft 15 of the pump passing through it being roller-mounted on its drive-side end region, while a second rolling bearing is mounted in the opposite end region on its outside, the drive shaft 15 indirectly, namely superimposed on the magnet driver 13.
  • the latter has a pot shape which is open on the drive side.
  • An arrangement according to claim 1 not only offers significant technological advantages, but also leads to an extremely simple construction of the entire pump.
  • the slide bearing 9, 10 is arranged exactly here, which can be operated as long as desired with the residual liquid with sufficient cooling.
  • very small residual amounts which tend to occur at high delivery heights of the pump and low static counter-pressure, it can not be ruled out that these can escape axially in order to move to even higher radial levels in the impeller. This can be prevented via a lock in the form of a circulating ring 21, as the claim 2 introduces them and is shown in Figure 6.
  • the invention of claim 1 can also be exploited to shorten the axial extent of the pump considerably. This is possible because the magnetic driver 13 is not stored in the pump housing 1, but is placed directly on the shaft journal of the drive machine, that is to say ultimately stored by the drive machine. This is usually an electric motor. The electric motor is flanged directly to the pump, which is known as "block construction".
  • a preferably detachable, split pot 12 is introduced, as it always finds use in industrial pumps.
  • these containment walls are designed with very thin walls on the circumference in order to be able to realize the smallest possible radial gap between magnet rotor 6 and magnet driver 13. Due to the design according to claim 1
  • the containment shell 12 can be designed with a smooth end wall and must point with its larger opening in the direction of the drive side.
  • the containment shell 12 should not itself be used to support a rolling bearing because of its thinness, it now offers sufficient space for an axially generously dimensioned rolling bearing 16 of the magnet driver 13 in its inner region 24 Baumass the pump are shortened to the conventional block design, but here the magnetic driver 13 is part of the pump, which allows a complete series assembly and stockpiling of the pump.
  • the shaft end 25 in such an axially shortened design can advantageously be carried out according to claim 15 or 16 ( Figure 8) so that either via a conventional pump clutch (shown only the pin portion 27 of the pump clutch) the direct connection of a motor is possible (over an intermediate ring could also be flanged directly to the pump) or a shaft journal 28 again leads to the conventional pump with free shaft end (eg to comply with predetermined standard dimensions). Also, such a shaft end 25 should provide the opportunity to attach an additional flywheel 26 to compensate for the mentioned disadvantage of the type B chosen here when starting the pump can. All this would be part of the final assembly of the pump unit (which would also be carried out by the user of the pump itself) and would still allow a large-scale series assembly and cheap stockpiling of the pump at the manufacturer as described above.
  • the rotating part 9 of the plain bearing need not necessarily consist of two defined bearing sleeves a and b or from the magnet rotor 6 itself, but according to claim 3 ( Figure 9) as an axially continuous sleeve 29 ( Figure 9, upper half) or molding compound 30 (FIG. FIG. 9, lower half).
  • NEN magnetic rotor 6 and the permanent magnets 7 serve. Namely, it is quite common, depending on the field of application of the pump, that the magnetic rotor 6 as ferromagnetic carrier of the permanent magnets 7 must be protected from the attack of the liquid to be conveyed and not in contact with the liquid like the pump impeller (4) may come. The now assumed difference of the materials between pump impeller (4) and magnet rotor 6 is expressed in a different hatching

Description

Kreiselpumpe mit koaxialer Magnetkupplung
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, wie sie aus der EP-B1-0171515 bekannt ist.
Die Kreiselpumpen mit Magnetkupplung stellen eine wichtige Art industriell verwendeter Maschinen zur Förderung von Flüssigkeiten dar. Gegenüber den einfacheren Kreiselpumpen mit Gleitringdichtung weisen sie den Vorteil einer hermetischen Abdichtung des Pumpenraumes auf. Dies lässt sie insbesondere zur Förderung aggressiver oder giftiger Flüssigkeiten günstig erscheinen.
In den meisten ausgeführten Fällen kommen koaxiale Drehkupplungen mit radialer Anordnung der Magnete und entsprechend radialen magnetischen Wirklinien zur Anwendung. Nur diese Bauart wird im Folgenden weiter betrachtet und ist auch Gegenstand der Anmeldung.
Der Hintergrund der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren 1 bis 4 zu den nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen erläutert. Vorbemerkung 1 : Alle Zeichnungen zeigen einen axialen Längsschnitt durch die Pumpe. Die dabei zumeist geschnittenen Rotationskörper wurden - mit der Ausnahme von Wellen - der Übersichtlichkeit halber ohne umlaufende Kanten dargestellt.
Vorbemerkung 2: Aus Gründen der Montierbarkeit und der verschiedenen verwendeten Werkstoffe muss das im nachfolgenden als Pumpengehäuse (1 ) bezeichnete Bauteil in der Praxis aus mehreren Teilen aufgebaut sein. Einige davon sind von der zu fördernden Flüssigkeit benetzt und müssen entsprechend abgedichtet sein, andere nicht. Aus Gründen der einfacheren Darstellung ist das Pumpengehäuse (1 ) hier jedoch einteilig dargestellt.
Eine erste bekannte Pumpe in üblicher Ausführung ist in Figur 1 dargestellt und wird z.B. in der Broschüre [1] beworben.
Im Pumpengehäuse (1') ist ein drehendes Pumpen-Laufrad (4') angeordnet, das die zu fördernde Flüssigkeit über den Saugstutzen (21) zugeführt bekommt und über den Druckstutzen (3') wieder unter Druckaufbau auswirft.
Die radiale Lagerung des Pumpen-Laufrades (4') erfolgt vermittels einer Laufradwelle (5') üblicherweise in Gleitlagern (9', 10'), deren feststehende Teile in einem Lagereinsatz (11') aufgenommen werden. Die Schmierung und Kühlung der Gleitlager (9'; 10') erfolgt durch die zu fördernde Flüssigkeit selbst.
Die axiale Lagerung des Pumpen-Laufrades (4') und der übrigen damit verbundenen und drehenden Teile wird hier und im Folgenden nicht weiter betrachtet. Es sei hier nur angedeutet, dass neben einer mechanischen Lagerung mit Anlaufscheiben auch hydraulische Wirkprinzipien, die auf Druckdifferenzen basieren, wie auch eine magnetische Lagerung in Frage kommen können.
Der Teil der Drehkupplung, der das antreibende Drehmoment durch eine Trennwand, die üblicherweise als dünnwandiger Spalttopf (12') ausgeführt wird, hindurch aufnimmt und über die Laufradwelle (51) an das Pumpen-Laufrad (41) weiterleitet, wird als Magnetrotor (6') bezeichnet. Dieser ist mit Permanentmagneten (7') bestückt, die wiederum vor dem korrosiven und evtl. auch abrasiven Angriff der Förderflüssigkeit mit einem zylinderförmigen Schutzmantel (8') flüssigkeitsdicht umgeben sein müssen. Es sei hier nur am Rande erwähnt, dass es erforderlich sein kann, einen etwa metallisch, sprich ferro- magnetisch, ausgeführten Magnetrotor (6') auch vor Korrosion zu schützen ebenso wie die Welle (5').
Der Teil der Drehkupplung, der das antreibende Drehmoment des Motors über die An- triebswelle (15') aufnimmt und weitergibt, wird üblich als Magnettreiber (13') bezeichnet. Auch er ist entsprechend mit Permanentmagneten (14') bestückt, die jedoch in Luft drehen und daher keinem besonderen Angriff unterliegen. Die radiale und axiale Lagerung des Magnettreibers erfolgt in handelsüblichen Wälzlagern (16').
Eine weitere übliche Ausführung, insbesondere für kleinere Pumpen, zeigt Figur 2. Eine solche Pumpe wird z.B. in [2] beworben.
Bei dieser Konstruktion kann ein Lagereinsatz (11 ') kostengünstig entfallen. Das Pumpen-Laufrad (4') wird mit dem Magnetrotor (6'), den Permanentmagneten (71) und dem Schutzmantel (8') zu einem Teil zusammengefasst. Dieses drehende Laufrad- Magnetrotor-Einheit (19')wird hier auf einer feststehenden Achse (17') gleitend gelagert. Die Achse (17') selbst wird auf der einen Seite über Strömungsrippen (18') im Saugstutzen (2') befestigt, auf der anderen Seite in dem speziell ausgeformten Spalttopf (12') abgestützt.
Die in Figur 1 und 2 beschriebene und heute weitgehend übliche Bauweise (hier als Bauart A bezeichnet) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Magnettreiber (13') radial außen über dem weiter innen liegenden Magnetrotor (6') angeordnet ist. Diese Bauweise hat den Vorteil, dass das hohe Massenträgheitsmoment des außen gelegenen Mag- nettreibers (13') dem allzu schnellen Hochfahren des antreibenden Motors entgegenwirkt und somit das Abreißen der Magnetkupplung günstiger verhindert werden kann. Des Weiteren erleichtert diese Bauweise insbesondere eine großzügig axial beabstan- dete radiale Lagerung des Pumpen-Laufrades (41), was aufgrund der hohen hydraulischen Kräfte innerhalb der Pumpe stets anzustreben ist.
Seltener werden hingegen Magnetkupplungspumpen mit einem radial außen gelegenen Magnetrotor (6'), der ja flüssigkeitsberϋhrt ist, und einem innen liegendem Magnetrei- ber (13') ausgeführt. Diese Ausführung sei als Bauart B bezeichnet.
Solche Pumpen der Bauart B, die z.B. in der DE 01453760 oder EP 0171514 oder EP 0171515, beschrieben sind und in Figur 3 dargestellt sind, müssen sorgfältig so ausgelegt werden, dass beim schnellen Hochfahren die Magnetkupplung nicht abreißt, was hier aufgrund des außen liegenden Magnetrotors (6') droht. Des Weiteren behindert der radial innen liegende Magnettreiber (13') eine axial auseinander gezogene innen liegende Gleitlagerung des Laufrad-Magnetrotor-Einheit (19'), wenn nicht der Spalttopf (12'), der mit seiner eigentlichen Öffnung bei der Bauart B der Antriebsseite der Pumpe zugewandt sein muss, nachteilig recht verwunden ausgeführt wird. Eine ausgeführte Pumpe der Bauart B wird in [3] beworben und diente als Vorlage für die Figur 3. Dass hier im Gegensatz zur Konstruktion entspr. Figur 2 die Achse (17') ausschließlich durch die Strömungsrippen (18') festgehalten wird, hat bei der ausgeführten Pumpe den Vor- teil eines durchgängig dünnwandigen Spalttopfes (12'), der nur mit dem Innendruck der Pumpe, jedoch nicht durch Lagerkräfte belastet wird. Ähnlich wie nach der DE 01453760 oder EP 0171514 aufgebauten Pumpen gemäß US-5 501 582 A und die DE 298 22 717 LH sehen zwar zusätzlich zu einer direkten Radiallagerung des Pumpen- Laufrades auch eine Gleitlager auf der Außenseite des Magnetrotors vor, doch führt die radial weiter innen liegende Lagerung am Pumpen-Laufrad zu den bekannten Trockenlaufproblemen und einer Zwängung des Pumpen-Laufrades sowie hoher Verschleißanfälligkeit und ungünstigen Gleichlaugeigenschaften der Laufrad-Magnetrotor-Einheit.
Ein wichtiger Problembereich beim Betrieb der bisher vorgestellten Magnetpumpen, die also mit Gleitlagerungen versehen sind und das zu pumpende Medium selbst als deren
Kühl- und Schmiermedium nutzen, ist das weitgehende oder völlige Ausbleiben eben dieser Flüssigkeit. Eine solche Mangelschmierung tritt dann auf, wenn sich höhere Gasanteile in der Flüssigkeit ansammeln, z.B. durch Kavitation vor der Pumpe, Trombe- neintrag oder auch bei Schlürfbetrieb. Diese Gasanteile sammeln sich durch die Zentrifugalwirkung in der Pumpe in den radial innen gelegenen Hohlräumen des Pumpenkör- pers an. Bei der herkömmlichen Bauweise It. Figuren 1 bis 3 und nach US 5501582 A1 sowie DE 298 22 717 U1 befinden sich aber genau dort die Gleitlagerungen, die dann trocken fallen und dadurch häufig zerstört werden. Es sind daher viele Vorschläge gemacht worden, diesem Problem zu begegnen. Diese Lösungen bleiben jedoch oft der Tribologie der Reibpartner verhaftet - gepaart mit dem Versuch, die Reibleistung der Lager bei Mangelschmierung zu vermindern und somit die thermische Zerstörung zu vermeiden.
Einen technisch anderen und sehr sinnvollen Weg, nämlich die gefährdete Gleitlagerung radial möglichst weit nach außen zu verlegen, weist der Lösungsansatz einer „wel- lenlosen" Magnetpumpe wie in [4] beschrieben auf, welcher in Figur 4 dargestellt ist. Diese Konstruktion ist der Bauart A zuzuordnen. Es gelingt hier zu einer wellen- und achsenlosen Konstruktion zu gelangen, indem als feststehender Teil (10') der Gleitlagerung ein Abschnitt des Spalttopfes (12') verwendet wird und der rotierende Teil (9') der Gleitlagerung durch einen Abschnitt des Schutzmantels (8') gebildet wird. Das Pum- pen-Laufrad (4') wird mit dem Magnetrotor (6'), den Permanentmagneten (71) und dem Schutzmantel (8') zu einem hohlen Laufrad-Magnetrotor-Einheit (19') verbunden.
Dennoch bleibt der Vorschlag aus [4] technisch beschränkt. So findet die radiale Gleitlagerung der Laufrad-Magnetrotor-Einheit (19') im Spalttopf (12') selbst statt, der aber gerade an dieser Stelle als sehr dünnwandiges Bauteil ausgeführt werden muss. Darauf wird auch in [4] hingewiesen und es kann dort daher auch nicht auf stabilere zusätzliche Anfahr- bzw. Notlager (37') verzichtet werden, die nachteilig teils immer noch durch den Spalttopf (12') gebildet werden müssen. Weiterhin gestattet die Abstützung der Lagerung im dünnwandigen Spalttopf keine äußere Kühlung oder einen einfachen äußeren Zugang, etwa zur Lagertemperaturüberwachung oder zur Zwangsspülung. Es bleibt festzustellen, dass im Falle einer Betriebsstörung, z.B. bei Kavitation vor der Pumpe, Trombeneintrag oder auch bei Schlürfbetrieb, eine Kreiselpumpe mit deutlich erhöhten Gasanteilen in der zu fördernden Flüssigkeit beaufschlagt wird. Diese Gasanteile sammeln sich durch die Zentrifugalwirkung in der Pumpe in den radial innen gele- genen Hohlräumen des Pumpenkörpers an. Bei herkömmlich ausgeführten Magnetkupplungspumpen befinden sich dort die Gleitlagerungen, die dann trocken fallen und dadurch häufig zerstört werden.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die radiale Lagerung im Bereich der Magnetkupplung einer gattungsgemäßen Kreiselpumpe zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kreiselpumpe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 3 vorgeschlagen.
Durch die Erfindung, welche die einleitend beschriebenen Unvollkommenheiten nach dem Stand der Technik überwindet und bei der die radiale Lagerung der Laufrad- Magnetrotor-Einheit soweit wie möglich nach außen verlagert ist, werden u.a. folgende Vorteile erreicht:
- die Lagerung der Laufrad-Magnetrotor-Einheit wird im Falle einer gaseintragen- den Betriebsstörung außerhalb des gefährdeten Innenbereiches sicher weiterbetreiben, wobei auch das Abschleudern von Restflüssigkeit nach außen, die dann zur Lagerschmierung dient, günstig ausgenutzt wird;
- die Lagerung befindet sich nahe an der äußeren Gehäusewand, wo durch Kühl- rippen die sich etwa erhitzende, nach außen abgeschleuderte Restflüssigkeit wirksam gekühlt werden kann;
- es wird eine vergleichsweise hohe Gleitgeschwindigkeit in den Lagern erzielt, so dass die Lagerung trotz der üblichen niedrigen Pumpendrehzahlen (in der Regel nur 1000 1/min bis 3000 1/min) auch bei niedrigen Fördermediumsviskositäten
(oft wasserähnlich) in den Zustand der berührungsfreien Gleitung gelangen kann und damit das Mischreibungsgebiet herkömmlicher Gleitlagerungen in Magnetkupplungspumpen vermieden wird;
- es wird ein einfacher äußerer Zugang zu den Gleitlagern möglich und damit die Möglichkeit einer extern versorgten Lagerschmierung und/oder einer sensori- sehen Überwachung der Lager geschaffen;
- der Spalttopf findet nicht mehr als abstützendes Bauteil Verwendung, so dass er - sich der magnetischen Momentenübertragung unterordnend - stets dünnwandig ausgeführt werden kann und dennoch die Gefahr einer Überlastung und Defor- mation nicht besteht;
- des Weiteren werden Anlauf- und Notlager verzichtbar.
Wenn der feststehende Teil der Gleitlagerung insgesamt auf der innenseitigen Wand- fläche des Pumpengehäuses angeordnet ist oder durch die Gehäusewand oder Abschnitte der Gehäusewand des Pumpengehäuses selbstständig gebildet wird, können dadurch auf großer axialer Länge insgesamt hohe radiale Lagerkräfte übertragen werden und ein ruhiger Gleichlauf der Laufrad-Magnetrotor-Einheit erzielt werden. Im Falle mehrerer axial beabstandeter Gleitlagerabschnitte befinden sich diese vorzugsweise etwa auf dem gleichen radialen Niveau, um die Gleichlaufeigenschaften und die Trockenlauffähigkeit der Lagerung weiter zu verbessern. Grundsätzlich ist es im Sinne der Erfindung möglich, auch das Pumpen-Laufrad als solches zu lagern, und zwar insbesondere zur Aufnahme axialer Lagerkräfte. Es können zusätzlich auch radiale Lagerkräfte am Pumpenlaufrad aufgenommen werden, z.B. um eine Verbesserung von Not- lauf- und/oder Anfahreigenschaften zu erzielen. Beste Gleichlaufbedingungen werden allerdings erreicht, wenn das Pumpen-Laufrad radial berührungs- oder zwangsfrei rotierbar ist.
Wenn ein Flüssigkeitsrückhalteraum im Bereich der Gleitlagerung der Laufrad- Magnetrotor-Einheit vorgesehen wird, wird dadurch die Trockenlaufgefahr verringert). Wenn die Gleitlagerung der Laufrad-Magnetrotor-Einheit in ihrem rotierenden Teil als durchgehende Hülse, gegebenenfalls in Gestalt einer Formmasse ausgeführt wird, können dadurch bestmögliche Materialpaarungen und ein Schutz der Permanentmagnete des Magnetrotors verbessert bzw. vereinfacht werden.
Wenn der rotierende Teil der Gleitlagerung der Laufrad-Magnetrotor-Einheit auf seinem Außenumfang Ausnehmungen oder Erhöhungen aufweist, können dadurch die Gleiteigenschaften verbessernde Flüssigkeitsbewegungen erzeugt werden.
Wenn die außenseitige Wandung des Pumpengehäuses im Bereich des feststehenden Teils der Gleitlagerung der Laufrad-Magnetrotor-Einheit mit Kühlrippen oder einem Kühlmantel versehen ist, können überhitzungsbedingte Lagerschäden vermieden werden.
Wenn in der Wandung des Pumpengehäuses im Bereich des feststehenden Teils der Gleitlagerung der Laufrad-Magnetrotor-Einheit Zugänge für externe Schmiermittel oder Überwachungssensoren vorgesehen sind, kann hierdurch eine Schmierung oder Notschmierung bzw. eine Verschleißkontrolle dieser Gleitlagerung erreicht werden ().
Wenn die Pumpengehäusewandung mehrschichtig aufgebaut ist und die innerste Materialschicht aus einem korrosions- oder abrasionsbeständigen Werkstoff besteht, wird hiermit die Langlebigkeit auch bei schwierigen Fördermedien verbessert.
Die vorerwähnten Ausgestaltungen einer Kreiselpumpe sind auch unabhängig vom An- spruch 1 von eigenständiger erfinderischer Bedeutung.
Wenn der Magnettreiber über mindestens ein im Bereich des Innenraumes der Laufrad- Magnetrotor-Einheit angeordnetes Lager verfügt, kann dadurch die Pumpenbaulänge trotz eigenständiger Lagerung des Magnettreibers innerhalb der Pumpe erheblich ver- kürzt werden. Für die Magnettreiber-Lagerung werden bevorzugt Wälzlager verwendet. Die Wälzlagerung des Magnettreibers bleibt von der Förderflüssigkeit unberührt. Hierzu dient vorzugsweise ein ansich bekannter, zwischen dem Magnetrotor und dem Magnettreiber angeordneter Spalttopf. Der Magnettreiber weist vorzugsweise eine zur Antriebsseite hin offene Topfform auf, um das mindestens eine Lager des Magnetrotors innerhalb des Pumpengehäuses aufzunehmen. Eine besonders vorteilhafte Lagerung des Magnettreibers wird durch einen durchgehend hohlen Kragzapfen erreicht, durch den die Antriebswelle des Magnettreibers geführt ist, und der vorzugsweise an mindestens einer inneren oder äußeren Fläche an mindestens einem seiner Endbereiche ein Lager für den Magnettreiber trägt. Verjüngungen in diesen Endbereichen erleichtern die Unterbringung derartiger Lager auf kleinem Raum. Wenn die Verjüngung von der Wur- zel des Kragzapfens ausgehend erfolgt, können bei leichter Bauweise hohe Lagerkräfte aufgenommen werden.
Die zumindest teilweise Lagerung des Magnettreibers innerhalb des von der Laufrad- Magnetrotor-Einheit aufgespannten Raumes sowie die Ausgestaltungen einer derarti- gen Lagerung sind von eigenständiger erfinderischer Bedeutung.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Aus- nahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehö- rigen Zeichnung, in der - beispielhaft - ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung einer Kreiselpumpe mit koaxialer Magnetkupplung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 5 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe im Axialschnitt - schematisiert; Fig. 6 eine zweite Ausführungsform;
Fig. 7 eine dritte Ausführungsform;
Fig. 8 eine vierte Ausführungsform;
Fig. 9 eine fünfte Ausführungsform;
Fig. 10 eine sechste Ausführungsform;
Fig. 11 eine siebte Ausführungsform;
Fig. 12 eine achte Ausführungsform;
Fig. 13 eine neunte Ausführungsform;
Fig. 14 eine zehnte Ausführungsform sowie
Fig. 15 eine elfte Ausführungsform.
Den Ausführungsformen ist gemeinsam, dass sie ein einen Saugstutzen 2 und einen Druckstutzen 3 aufweisendes Pumpengehäuse 1 aufweisen, wobei ein Pumpen- Laufrad 4 koaxial zum Saugstutzen gelagert ist und in radialer Richtung mit dem Druckstutzen 3 fluid isch verbunden ist. Das Pumpen-Laufrad 4 weist antriebsseitig einen Magnetrotor 6 auf, mit dem es zusammen eine zur Antriebsseite hin offene Laufrad- Magnetrotor-Einheit bildet. Diese weist auf ihrem Außenumfang den rotierenden Teil 9 einer Gleitlagerung auf, während der feststehende Teil 10 dieser Gleitlagerung an der Innenwand 20 des Pumpengehäuses 1 angeordnet ist. Auf der radialen Innenseite trägt der Magnetrotor 6 Permanentmagnete 7. Diese stehen Permanentmagneten 14 mit ra- dialem Abstand gegenüber, welche auf der Außenfläche eines etwa topfförmigen Magnettreibers 13 angeordnet sind. Zwischen dem Magnetrotor und dem Magnettreiber ist in allen Ausführungsbeispielen eine Trennwand, ggf. in Gestalt eines so genannten Spalttopfes 12, zwischengefügt, welche/r den Magnettreiber gegenüber dem flüssig- keitsbenetzten Inneren der Pumpe trocken hält. Der Magnettreiber 13 ist an zwei axial beabstandeten Stellen über Wälzlager 16a und 16b gelagert. Diese Lagerung findet bei allen Ausführungsbeispielen - wenn auch nicht zwingend - jeweils gegenüber dem Pumpengehäuse 1 statt, wobei diese Lagerung bei den Ausführungsformen nach Figuren 7 bis 15 zumindest pumpenseitig innerhalb des von der Laufrad-Magnetrotor-Einheit 19 gebildeten Raumes erfolgt. Hierzu steht ein durchgehend hohler Kragzapfen 39 von der antriebsseitigen Gehäusestirnwand zur Pumpenseite hin ab und weist eine sich ver- jungende Bauform 39a, 39b auf, wobei an seinem antriebsseitigen Endbereich die ihn durchdringende Antriebswelle 15 der Pumpe wälzgelagert ist, während ein zweites Wälzlager im gegenüberliegenden Endbereich auf seiner Außenseite die Antriebswelle 15 indirekt, nämlich über den Magnettreiber 13 lagert. Letzterer weist hierzu eine an- triebsseitig offene Topfform auf.
Der äußere Umfang der Laufrad-Magnetrotor-Einheit 19 kann nun - bei völliger Gestaltungsfreiheit und in großzügiger axialer Ausdehnung - zur Aufnahme des rotierenden Teils 9 der Gleitlagerung genutzt werden (Figur 5, obere Hälfte) und muss nicht wie beim Stand der Technik nach Figur 4 der aus wirtschaftlichen Gründen möglichst dünnwandige Schutzmantel 8 sein. Auch dies hatte ja in [4] zur Notwendigkeit weiterer radialer Anlauf- und Notlager 37 geführt, die hier in keiner Weise mehr benötigt werden. Es wird sogar möglich, bei geeigneter Wahl des Werkstoffes und bei entsprechender Formgebung, dass Teile der Magnetrotors 6 selbst zum rotierenden Teil 9 der Gleitlagerung werden können (Figur 5, untere Hälfte). Ist der Magnetrotor 6 dazu jedoch nicht geeignet, da sein Werkstoff in der Regel ferromagnetisch sein muss, dann wird mit den Ansprüchen 3 und 4 wie noch zu sehen ist eine geeignete technische Lösung angeboten. Diese ist dem Anspruch 1 unterzuordnen, da der eingeführte Schutz (Hülse 29 oder Formmasse 30) für den Magnetrotor 6 letztlich auch Teil des Laufrad-Magnetrotor- Einheit 19 wird. Da alle Teile der koaxialen Magnetkupplung radial weiter innen gelegen sind, kann der feststehende Teil 10 der Gleitlagerung ohne weiteres direkt an die stabile innere Gehäusewandung 20 des Pumpengehäuses 1 herangeführt werden (Figur 5, obere Hälfte) und muss nicht mehr nachteilig die prinzipiell dünne Wandung des Spalttopfes 12 sein, wie in [4] beschrieben. Es wird sogar möglich, bei geeigneter Wahl des Werkstoffes und bei entsprechender Formgebung, dass Teile der Gehäusewandung 20 des Pumpengehäuses 1 selbst zum feststehenden Teil der Gleitlagerung 10 werden können (Figur 5, untere Hälfte), evtl. auch erst durch eine mehrschichtige Ausführung wie später in Anspruch 9 dargelegt.
Für eine wirksame Gleitlagerung ist es dabei unerheblich, ob in zwei expliziten Lagerstellen 9,10a und 9,10b gelagert wird (Figur 5, obere Hälfte), oder ob die gesamte Gleitlagerung zu einer einzigen axial erstreckten "Lagertrommel" auseinander gezogen wird (Figur 5, untere Hälfte). Auch sind Kombinationen denkbar, also explizite rotierende La- gerung 9a und b gegen feststehende Lagerung 10 als axial erstreckte Trommel und umgekehrt.
Eine Anordnung gemäß Anspruch 1 bietet nicht nur erhebliche technologische Vorteile, sondern führt auch zu einem äußerst einfachen Aufbau der gesamten Pumpe.
Im Falle einer - in der Praxis häufigen - Betriebsstörung der Pumpe über massiven Gaseintrag (Luft oder verdampfte Förderflüssigkeit in Folge Kavitation) wird sich die in der Pumpe verbleibende Restflüssigkeit als abgeschleuderter Ring am äußeren Umfang im Pumpengehäuse 1 sammeln. Bei einer Pumpe entsprechend Anspruch 1 ist genau hier nun die Gleitlagerung 9,10 angeordnet, die mit der Restflüssigkeit bei ausreichender Kühlung beliebig lange betrieben werden kann. Es ist allerdings bei sehr geringen Restmengen, die sich tendenziell bei großen Förderhöhen der Pumpe und geringem statischen Gegendruck einstellen, nicht auszuschließen, dass diese axial entweichen können, um sich auf noch höhere radiale Niveaus im Laufrad zu begeben. Dies kann über eine Sperre in Form eines Umlaufringes 21 verhindert werden, wie der Anspruch 2 sie einführt und in Figur 6 dargestellt ist. Wird der Innendurchmesser des Umlaufringes 21 kleiner als der Kontaktdurchmesser zwischen den Gleitlagerhälften 9 und 10 gewählt, so wird der eingeschlossene und rotierende Flüssigkeitsring 23 stets die Gleitlagerung 9, 10 benetzen (Figur 6, obere Hälfte). Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ergibt sich im Stillstand der Pumpe, wenn nämlich der Umlaufring 21 eine völlige Entleerung der Pumpe im Bereich der Gleitlagerung 9, 10 verhindert. Wird die Pumpe dann erneut angefahren, ohne dass eine Flüssigkeit am Saugstutzen 2 ansteht, was ebenfalls ein häufiger Betriebsfehler ist, dann wird die Gleitlagerung 9, 10 immer noch mit der im Flüssigkeitsrückhalteraum (22) verbliebenen Flüssigkeitsvorlage (Figur 6, untere Hälfte) ausreichend geschmiert und deren axiales Entweichen bei Rotation ebenfalls durch die Sperre verhindert.
Die Erfindung nach Anspruch 1 kann auch dazu ausgenutzt werden, die axiale Ausdehnung der Pumpe erheblich zu verkürzen. Dies ist möglich, indem der Magnettreiber 13 nicht im Pumpengehäuse 1 gelagert wird, sondern direkt auf den Wellenzapfen der An- triebsmaschine gesetzt wird, also letztlich durch die Antriebsmaschine gelagert wird. Dies ist in aller Regel ein Elektromotor. Dabei wird der Elektromotor direkt an die Pumpe geflanscht, was als „Blockbauweise" bekannt ist.
Vorteil dieser Konstruktion ist neben dem Effekt der axialen Verkürzung die Ersparnis der beiden Wälzlager 16. Nachteil dieser Konstruktion ist, dass der Magnettreiber 13 nicht mehr zur Pumpe gehörig ist und damit eine vollständige Montage der Pumpe erst dann erfolgen kann, wenn auch der antreibende Motor vorhanden ist. Dessen Baugröße ist aber zumindest bei industriellen Pumpen zunächst eine unbekannte Größe und wird erst aufgrund der Kundenangaben bestimmbar. Damit wird der Zeitpunkt der Endmontage der Pumpe zwingend hinter diesen Zeitpunkt verlegt und wird zudem noch zu einer individuellen Montage mit den bekannten wirtschaftlichen Nachteilen.
Auf dem Wege zu einer besseren Lösung wird gemäß Anspruch 10 (Figur 7) zunächst ein, vorzugsweise lösbarer, Spalttopf 12 eingeführt, wie er bei industriellen Pumpen stets Verwendung findet. In der Praxis sind diese Spalttöpfe am Umfang sehr dünn- wandig ausgeführt, um einen möglichst geringen radialen Spalt zwischen Magnetrotor 6 und Magnettreiber 13 verwirklichen zu können. Aufgrund der Bauart nach Anspruch 1 kann der Spalttopf 12 mit einer glatten Abschlusswand ausgeführt werden und muss mit seiner größeren Öffnung in Richtung der Antriebsseite weisen. Zwar sollte der Spalttopf 12 wegen seiner Dünnwandigkeit selbst nicht zur Abstützung einer Wälzlagerung herangezogen werden, bietet nun aber gemäß Anspruch 10 (Figur 7) in seinem Innenbe- reich 24 ausreichend Platz für eine axial großzügig bemessene Wälzlagerung 16 des Magnettreibers 13. Damit kann das axiale Baumass der Pumpe auf das der herkömmlichen Blockbauweise verkürzt werden, jedoch bleibt hier der Magnettreiber 13 Bestandteil der Pumpe, was eine vollständige Serienmontage und Vorratshaltung der Pumpe erlaubt.
Das Wellenende 25 bei einer solchen axial verkürzten Bauweise kann vorteilhaft gemäß Anspruch 15 oder 16 (Figur 8) so ausgeführt werden, dass wahlweise über eine herkömmliche Pumpenkupplung (dargestellt ist nur das Zapfenteil 27 der Pumpenkupplung) der direkte Anschluss eines Motors möglich wird (der über einen Zwischenring auch direkt an die Pumpe angeflanscht werden könnte) oder ein Wellenzapfen 28 wieder zur konventionellen Pumpe mit freiem Wellenende führt (z.B. um vorgegebene Normmaße einzuhalten). Auch sollte ein solches Wellenende 25 die Möglichkeit bieten, eine zusätzliche Schwungmasse 26 zu befestigen, um den erwähnten Nachteil der hier gewählten Bauart B beim Anfahren der Pumpe kompensieren zu können. Alles dies wäre Bestandteil der Endmontage des Pumpenaggregates (die auch beim Anwender der Pumpen selbst durchführbar wäre) und würde dennoch eine weitgehende Serienmontage und günstige Vorratshaltung der Pumpe beim Hersteller wie oben beschrieben ermöglichen.
Der rotierende Teil 9 der Gleitlagerung muss nicht notwendigerweise aus zwei definierten Lagerhülsen a und b bestehen oder aus dem Magnetrotor 6 selbst, sondern kann gemäß Anspruch 3 (Figur 9) auch als axial durchgängige Hülse 29 (Figur 9, obere Hälfte) oder Formmasse 30 (Figur 9, untere Hälfte) ausgeführt werden.
Dies bietet wirtschaftliche Vorteile, insbesondere dann, wenn diese Bauteile gemäß Anspruch 4 (Figur 10) auch noch zum Schutz und zur Abdichtung des radial tiefer gelege- nen Magnetrotors 6 und der Permanentmagnete 7 dienen. Es ist nämlich je nach Anwendungsgebiet der Pumpe durchaus üblich, dass auch der Magnetrotor 6 als ferro- magnetischer Träger der Permanentmagnete 7 vor dem Angriff der zu fördernden Flüssigkeit geschützt werden muss und nicht etwa wie das Pumpen-Laufrad (4) mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen darf. Die nun angenommene Unterschiedlichkeit der Werkstoffe zwischen Pumpen-Laufrad (4) und Magnetrotor 6 kommt in einer unterschiedlichen Schraffur zum Ausdruck
Der angestrebten völlig kontaktfreien und damit verschleißfreien und reibungsarmen Gleitung des Laufrad-Magnetrotor-Systems 19 im Pumpengehäuse 1 kommt die hohe Umfangsgeschwindigkeit dieser Anordnung entgegen. Durch zusätzliche grübchenartige Ausnehmungen oder Erhöhungen auf der Oberfläche der rotierenden Gleitlagerung 9, z.B. also auf der Hülse 29 oder der Formmasse 30 können so genannte Taylor- Wirbel im Gleitspalt und im angrenzenden Rotationsraum der Flüssigkeit erzeugt wer- den, die zur Stabilisierung und zur Kontaktfreiheit der Gleitlagerung beitragen. Diese Ausnehmungen oder Erhöhungen werden mit Anspruch 5 (Figur 11 ) eingeführt.
Insbesondere wenn in der Pumpe im Falle einer Betriebsstörung nur noch ein Flüssigkeitsring 23 rotiert und ein Strom an frischer Schmierflüssigkeit ausbleibt, wird sich die- se Restflüssigkeit in der Gleitlagerung aufgrund von Reibung soweit erhitzen, bis ein Wärmetransportgleichgewicht mit dem Pumpengehäuse 1 erreicht ist. Aufgrund des direkten Kontaktes der Gleitlagerung 9, 10 mit dem Pumpengehäuse 1 besteht hier durch Anbringung von äußeren Kühlrippen 32, wie sie in Anspruch 6 (Figur 12) eingeführt werden, eine direkt wirksame Möglichkeit einer erhöhten konvektiven Wärmeab- fuhr und damit der Verringerung der stationären Temperatur des Flüssigkeitsringes 23 bei einer länger andauernden Betriebsstörung. In der oberen Hälfte von Figur 12 ist eine Querverrippung dargestellt, in der unteren eine Längsverrippung. Diese letztere dürfte in der Praxis sinnvoller sein, da hiermit günstig der ohnehin vorhandene Kühlluftstrom des antreibenden Elektromotors ausgenutzt werden kann, der immer in Richtung zur Pumpe hin erfolgt. Um die Mangelschmierung der Gleitlagerung 9, 10 auch im Falle einer entsprechenden Betriebsstörung zu verhindern, wird die Versorgung mit externer Schmierflüssigkeit laut Anspruch 7 (Figur 13) und/oder eine sensorische Überwachung (z.B. Temperatur, Vibration, Körperschall) der Gleitlagerung 9, 10 laut Anspruch 8 (Figur 14) vorgeschlagen. Hier wirkt sich die Nähe der Gleitlagerung 9, 10 zum Pumpengehäuse 1 so aus, dass dieser Zugang denkbar einfach erfolgen kann.
Viele ausgeführte Magnetkupplungspumpen, die aufgrund der hermetischen Abdichtung des Pumpeninneren gerade zur Förderung aggressiver, abrasiver und gefährlicher Flüs- sigkeiten besonders geeignet sind, sind im benetzten Bereich des Pumpengehäuses 1 mit etwa einer Kunststoffschicht ausgekleidet oder aus mehreren - in der Regel zwei - Werkstoffschalen aufgebaut. Letztlich muss dann die innerste Materialschicht 35 die gewünschten Eigenschaften gegenüber der Flüssigkeit aufweisen, während die äußeren Schalen eher der Formgebung und Stabilität gegenüber dem Innendruck der Pum- pe dienen. Anspruch 9 (Figur 15) macht diese Bauweise auch für die vorliegende Erfindung geltend. Da insbesondere die erwähnten Kunststoffwerkstoffe (z.B. PTFE oder PE) ganz hervorragend als Gleitlagerwerkstoff auch im Mischreibungsgebiet eingesetzt werden können, wird eine Konstruktion vorgeschlagen, wie sie Figur 15 in der unteren Hälfte zeigt. Ist hingegen der Werkstoff der innersten Materialschicht 35 nicht für Gleit- lager geeignet, ist auf die Konstruktion in der oberen Hälfte von Figur 15 zurückzugreifen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Pumpengehäuse
2 Saugstutzen 3 Druckstutzen
4 Pumpen-Laufrad
5 Laufradwelle
6 Magnetrotor
7 Permanentmagnet (Rotor) 8 Schutzmantel
9 rotierendes Gleitlager
9a rotierendes Gleitlager, laufradseitig
9b rotierendes Gleitlager, antriebsseitig
10 feststehendes Gleitlager 10a feststehendes Gleitlager, laufradseitig
10b feststehendes Gleitlager, antriebsseitig
11 Lagereinsatz
12 Spalttopf
13 Magnettreiber 14 Permanentmagnet (Treiber)
15 Antriebswelle
16a Wälzlager, laufradseitig
16a Wälzlager, antriebsseitig
17 Achse 18 Strömungsrippen
19 Laufrad-Magnetrotor-Einheit
20 Innenseitige Wand des Pumpengehäuses
21 Umlaufring
22 Flüssigkeitsrückhalteraum 23 rotierende Menge von Restflüssigkeit
24 Innenbereich des Spalttopfes 25 Wellenende
26 Schwungmasse
27 Zapfenteil einer Pumpenkupplung
28 Wellenzapfen
29 Hülse
30 Formmasse
31 Ausnehmungen
32 Kühlrippen
33 Zugang für Schmierflüssigkeit
34 Zugang für Sensoren
35 Innerste Materialschicht
36 Dichtmittel
37 Anfahr- bzw. Notlager
38 Außenumfang des Laufrad-Magnetrotor-Systems
39 Kragzapfen
39a Verjüngung
39b Verjüngung
LITERATUR
[1]
Broschüre der
Firma WERNERT-PUMPEN GMBH D-45476 Mülheim an der Ruhr
Chemienormpumpe aus Kunststoff mit Magnetkupplung - Typenreihe NM Ausgabe 687/02
[2] Broschüre der
Firma IWAKI Pumpen Iwaki magnetgetriebene Pumpen - Serie MDM printed in Japan 99.11. ITN
[3] Broschüre der
Firma CP-Pumpen AG CH-4800 Zofingen: Magnetkupplungspumpe MKP, metallisch
[4]
Robert Neumaier:
Hermetische Pumpen
Verlag und Bildarchiv W.H. Faragallah, 1994
ISBN-3-929682-05-2 Kapitel 3.7.12 Wellenlose Magnetkupplungs-Kreiselpumpen
S. 356 ff

Claims

ANSPRÜCHE
1. Kreiselpumpe
- mit einer statischen und geschlossenen Einfassung der Förderflüssigkeit im Inneren der Pumpe in Gestalt eines Gehäuses (1 ),
mit einer berührungslosen, permanentmagnetischen koaxialen Drehkupplung (6, 7; 13 ,14) zur Übertragung eines Antriebsmomentes in das Innere des Pumpengehäuses
mit einem Pumpen-Laufrad (4), das zusammen mit einem, Permanentmagnete (7) tragenden, Magnetrotor (6) eine gleitgelagerte, zur Antriebsseite hin offene, topfförmige Baueinheit (Laufrad-Magnetrotor-Einheit 19) bildet,
und bei der die magnetischen Wirklinien des antreibenden Teils der Drehkupplung (Magnettreiber 13 und Permanentmagnete 14) radial nach außen weisen und die magnetischen Wirklinien des mit dem Pumpen- Laufrad (4) verbundenen Teils der Drehkupplung (Magnetrotor 6 und Permanentmagnete 7) radial nach innen weisen,
dadurch gekennzeichnet, dass zur radialen Lagerung der Laufrad-Magnetrotor- Einheit (19)
der rotierende Teil (9; 9a, 9b) einer Gleitlagerung insgesamt entlang des Außenumfangs (38) des Magnetrotors (6) angeordnet und mit diesem fest verbunden ist oder durch den Außenumfang oder Abschnitte des Außen- umfanges (38) des Magnetrotors (6) selbst gebildet wird.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil (10; 1Oa1 1Ob) der Gleitlagerung auf der innenseitigen Wandfläche (20) des Pumpengehäuses (1 ) angeordnet ist oder durch die Gehäusewand oder Abschnitte der Gehäusewand (20) des Pumpengehäuses (1 ) selbst gebildet wird.
3. Kreiselpumpe, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, bei der mehrere axial beabstandete Gleitlagerabschnitte (9a, 10a; 9b, 10b) vorgesehen sind, sich diese auf etwa gleichem radialen Niveau befinden.
4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpen-Laufrad (4) radial berührungs- oder zwangsfrei rotierbar ist.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpen-Laufrad (4) und der Gleitlagerung (9, 10) ein umlaufen- der Ring (21 ) oder Bund so angeordnet ist, dass dessen Innenabmessung kleiner ist als der Kontaktdurchmesser der Gleitlagerung (9, 10) und dadurch ein Flüssigkeitsrückhalteraum (22) im Bereich der Gleitlagerung (9, 10) sowohl bei Rotation als auch bei Stillstand des Pumpen-Laufrades (4) erhalten wird.
6. Kreiselpumpe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Teil (9; 9a, 9b) der Gleitlagerung als eine axial durchgängige Hülse (29) oder axial durchgängige gegossene oder gepresste Formmasse (30) ausgeführt ist.
7 Kreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (29) oder die Formmasse (30) so aufgebracht, geformt oder mit Dichtmitteln (36) abgedichtet sind oder werden, dass sie Teil eines Schutzmantels (8) für die Permanentmagnete (7) und/oder den Magnetrotor (6) werden.
8. Kreiselpumpe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Teil (9; 9a, 9b) der Gleitlagerung an seinem Außenumfang mit einer Vielzahl von lokalen Ausnehmungen (31) oder Erhöhungen versehen ist, die die Entstehung von stabilisierenden Strömungswirbeln in der Gleitlagerung begünstigen.
9 Kreiselpumpe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die außenseitige Wandung des Pumpengehäuses (1 ) im Bereich des feststehenden Teils (10) der Gleitlagerung mit Kühlrippen (32) versehen ist.
10 Kreiselpumpe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil (10) der Gleitlagerung durch eine oder mehrere Zugänge (33) in der Wandung des Pumpengehäuses (1 ) mit externem Schmiermittel versorgt werden kann.
11 Kreiselpumpe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch" gekennzeichnet, dass der feststehende Teil (10) der Gleitlagerung durch eine oder mehrere Zugänge (34) in der Wandung des Pumpengehäuses (1) sensorisch überwacht werden kann.
12. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Pumpengehäuses (1 ) aus mehreren Materialschichten aufgebaut ist und die innerste Materialschicht (35) aus einem korrosions- und/oder abrasionsbeständigem Werkstoff besteht.
13. Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der zwischen dem Magnetrotor (6) und Magnettreiber (13) eine Trennwand angeordnet ist, die mit ihrer Öffnung der Antriebsseite der Pumpe zugewandt ist und die Flüssigkeit im Inneren der Pumpe vom Magnettreiber (13) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnettreiber (13) in mindestens einem mit der Pumpe verbundenen Lager, wie einem Wälzlager (16), gelagert ist,
dass sich mindestens ein laufradseitiges Lager, wie ein Wälzlager (16a), im Innenbereich (24) des Pumpengehäuses befindet und
die Lagerung des Magnettreibers (13) ohne Kontakt zu der Trennwand erfolgt.
14. Kreiselpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine laufradseitige Lager im Innenbereich eines innen hohlen Magnet- reibers (13) befindet.
15. Kreiselpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass vom laufradseitigen Lager der Innenring festgesetzt ist und der zugehörige Außenring mit dem gelagerten Magnetreiber (13) rotiert.
16. Kreiselpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein antriebssei- tiges Lager, wie Wälzlager (16b) vorgesehen ist, dessen Innenring mit der gela- gerten Antriebswelle (15) rotiert und der zugehörige Außenring festgesetzt ist.
17. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass ein durchgehend hohler, in das Pumpengehäuse (1 ) von der Antriebsseite her hineinragender Kragzapfen (39) zur Aufnahme der Antriebswelle (15) vorge- sehen und mit dem Pumpengehäuse verbunden oder verbindbar ist.
18. Kreiselpumpe nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Kragzapfen (39) zumindest in einem seiner Endbereiche ein Verjüngung (39a; 39b) aufweist.
19. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des antriebsseitigen Endes (25) der Antriebswelle (15) so ausgebildet ist, dass er eine Schwungmasse (26) aufweist oder damit versehbar ist.
20. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des antriebseitigen Endes (25) der Antriebswelle (15) so ausgebildet ist, dass er wahlweise mit einer Schwungmasse (26), einem Zapfenteil (27) einer Pumpenkupplung und/oder einem Wellenzapfen (28) lösbar verbindbar ist.
21. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass der Magnettreiber (13) eine zur Antriebsseite hin offene Topfform aufweist.
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