AT307370B - Vorrichtung zur Übertragung des Drehmomentes einer Turbine auf eine Pumpe - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übertragung des Drehmomentes einer Turbine auf eine Pumpe. In der chemischen Industrie, sowie bei vielen Wärmetauschprozessen besteht das Bedürfnis, einen ersten Flüssigkeitskreislauf umzuwälzen und die Umwälzgeschwindigkeit mit der Strömungsgeschwindigkeit eines in Reaktion oder im Wärmetausch mit dem ersten Flüssigkeitskreislauf stehenden zweiten Flüssigkeitskreislauf in Beziehung zu bringen. Wenn beispielsweise der erste Flüssigkeitskreislauf einen hohen Durchsatz aufweist, muss auch der zweite Flüssigkeitskreislauf eine höhere Umwälzgeschwindigkeit annehmen, wenn beispielsweise der Wärmetausch bei beiden Geschwindigkeiten ökonomisch erfolgen soll. In der Regel wird diese Aufgabe durch zwei Motor-Pumpen und diesen Pumpen zugeordnete Regelorgane, z. B. motorisch getriebene Drosselschieber bewerkstelligt.

   Dieses Verfahren ist aufwendig ; es ist aber auch nicht immer anwendbar, denn häufig wird einer der Kreisläufe,   z. B.   ein Kühlkreislauf durch Leitungswasser gespeist. Der verfügbare Druck ändert sich dann in Abhängigkeit vom Zuleitungs-Widerstand stark mit der Menge, so dass der zweite Kreislauf nur mit sehr grossem Aufwand an Regelelementen proportional zum Durchsatz des ersten geregelt werden kann. 



   Die Erfindung hat zur Lösung dieses Problems eine Pumpe geschaffen, die durch eine Turbine angetrieben wird, wobei die Übertragung des Drehmomentes durch eine neuartige Magnetkupplung erfolgt. Zwischen dem Pumpenkreislauf und dem Turbinenkreislauf ist eine vorzugsweise metallische, nicht magnetische Trennwand eingebaut, so dass die Übertragung hydraulischer Leistung auf dem Umweg des Turbinen-Drehmomentes unter Zwischenschaltung der magnetischen Kupplung durch die Pumpe auf den zweiten Kreislauf erfolgt, obwohl beide Kreisläufe voneinande hermetisch getrennt bleiben. Dabei sieht die Erfindung die Verwendung solcher Kupplungselemente vor, die neben der Drehmomentübertragung eine Axialkraft und Richtkräfte erzeugen, wodurch die Rotationsebenen des turbinengetriebenen Magneten und des pumpenantreibenden Magneten stets annähernd parallel zueinander liegen.

   Beide Elemente sind taumelbar gelagert, so dass sie Schmutzkörperchen ausweichen können. Zur Fixierung der Lage im Raum jedoch sind erfindungsgemäss Äquilibrier-Gewichte oder konzentrisch stellende Magnetsysteme vorgesehen. Das Prinzip ist nicht auf Flüssigkeiten beschränkt, sondern auch für Gase geeignet. 



   Die Merkmale der Erfindung sind an Hand der Zeichnungen erläutert. Fig. 1 zeigt einen Wärmetauscher mit erfindungsgemässer Turbinen-Pumpe ; Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Turbinen-Pumpe ; Fig. 3 zeigt die Elemente der Lagerung. 



   Der Wärmetauscher gemäss Fig. 1 besteht aus einem   Aussenrohr --1--,   einem   Wärmetauschrohr --2--   und einem Innenrohr--3--. Der   Stutzen --4-- ist   mit der Wasserleitung verbunden. Im Stutzen-5-- 
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 kommuniziert. Nur durch Ventilverstellung des nicht gezeigten Ventils zwischen Wasserleitung und dem Stutzen   --4-- wird   nicht nur die Kühlwassermenge, sondern auch streng proportional zur Kühlwassermenge die Menge des zu kühlenden Wärmeträgers geregelt. Es wird damit nur genau so viel Kühlwasser verbraucht, wie für den jeweiligen Kühlleistungsbedarf erforderlich ist. 



   In Fig. 2 ist die Turbinen-Pumpe im Längsschnitt gezeichnet. Mit dem   Aussenmantelrohr-l-ist   der mit dem   Stutzen--9--eine   Einheit bildende   Flansch --20-- verbunden.   Im Flanschspalt ist die   Trennkalotte--21--und   auch der   Pumpengehäusedeckel--22--sowie   der   Endbereich--23--des   sternförmigen   Rohres --2-- eingeklemmt.   Die   Trennkalotte--21-weist   eine hohlkegelförmige   Lageraufnahme --24-- auf,   an deren Boden eine   Kugel --25-- eingespannt   ist. Diese Kugel besteht vorzugsweise aus einem Hartstoff, z. B. Wolfram-Karbid oder   Ah 03. über   einen   Stützkegel--26--und   eine 
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 Pumpenläufer abgestützt wird.

   Dieser besteht aus dem konvexen Magneten-35--, den Laufschaufeln   - -36--,   dem   Abdeck-Ring-37-und   einem axialmagnetisierten   Magneten-38-.   Das Pumpengehäuse -   22--weist Durchbrüche--39--auf,   die gleichzeitig als Leitschaufeln zur Umsetzung der Austrittskomponente in Druck ausgebildet sind. Die konkave Fläche des Magneten-28-, die Begrenzungsfläche der Trennmembrane--21-, die konvexe Fläche des   Magneten--35--,   der konvexe Ringbereich--40--des Abdeckringes--37--und die konkave   Ringfläche-41--des   Pumpengehäuses - haben mit der Kugel und den konkaven   Flächen-27, 34--der Pfannen   einen gemeinsamen Mittelpunkt--42--. Dadurch sind beide Rotoren taumelbar gelagert.

   Zur Begrenzung der Taumelamplitude dient der   Magnet--38--im   Zusammenwirken mit dem Ringmagneten-43--, der über einen Käfig   --44-- mit   dem   Pumpengehäuse --22-- verbunden   ist und durch gleichsinnige Polung eine Zentrierung des   Magneten --38-- bewirkt.   Der   Magnet --38-- kann   erfindungsgemäss auch durch ein Gegengewicht, durch welches beide Rotoren äquilibriert werden, ersetzt werden. 

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   Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt der Lagerung stark vergrössert. Alle Teile haben die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 2. Die formschlüssige Umfassung der Kugel erfolgt durch den ringförmigen Durchdüsungsbereich - und einen ähnlich geformten   Ring-46--,   der beispielsweise durch Punktschweissung unlösbar befestigt ist. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Vorrichtung zur Übertragung des Drehmomentes einer Turbine auf eine Pumpe, dadurch ge-   k e n n z e i c h n e t,   dass der Turbinenläufer (29) und auch der Pumpenläufer mit der Beschaufelung (36) und der Abdeckung (37) mit je einem magnetischen Polring (28,35) zusammengefasst sind, dass mindestens einer der beiden Polringe Permanentmagneten enthält, dass die Polringe zwischen sich einen sphärischen Luftspalt aufweisen, in dem sich eine kugelkalottenförmige Trennwand (21) befindet, dass beide Polringe (28,35) gegeneinander im Zentrum (25) der im Luftspalt liegenden Kugelfläche verdrehbar abgestützt sind mittels eines Stützkegels (26) und einer Einstülpung (24) und dass die Trennwand (21) den Turbinenkreislauf vom Pumpenkreislauf hermetisch trennt. 
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Claims (1)

1. Magnetkupplung in an sich bekannter Weise zwischen sich einen sphärischen Luftspalt einschliessen, in welchem eine etwa halbkugelschalenförmige Trennwand (21) eingesetzt ist. EMI2.2 (21) eine Einstülpung (24) aufweist, die bis zum Äquator der der Trennwand einbeschriebenen Kugel führt und dass im Bereich des Äquators eine Kugel (25) angeordnet ist. EMI2.3 Einstülpung (24) eine Kugel (25) eingesetzt ist, deren Zenitkalotte der Turbine und deren Nadirkalotte der Pumpe zugewandt ist. EMI2.4 Magneten (28,35) durch einen axialmagnetisierten Magneten (38), der mit grossem Laufspalt in einem gleichmagnetisierten Ring (43) läuft, begrenzt wird. EMI2.5