CH669645A5

CH669645A5 -

Info

Publication number: CH669645A5
Application number: CH553985A
Authority: CH
Inventors: Miloslav Kos; Petr Prikryl
Original assignee: Kralovopolska Strojirna
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1989-03-31
Also published as: DE3545214A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine stopfbuchsenlose hermetische Magnetkupplung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspuchs 1. The invention relates to a glandless hermetic magnetic coupling according to the preamble of independent patent claim 1.

Die Übertragung einer Drehbewegung in einen drucklosen Arbeitsraum, Druck- oder Yakuumraum wurde bisher mittels Stopfbuchsen oder einer hermetischen Magnetkupplung durchgeführt. Die Stopfbuchsen sind im Betrieb unzuverlässig, für höhere Arbeitstemperaturen kompliziert, und unter Einfluss der Abnutzung sind sie eine Quelle der Undichtheit. Die Stopfbuchsen sind auch dann nicht geeignet, wenn in einer Arbeitsumgebung die hundertprozentige Sterilität gewährleistet sein soll. Up to now, the transmission of a rotary movement into a pressure-free work space, pressure or vacuum space has been carried out by means of stuffing boxes or a hermetic magnetic coupling. The glands are unreliable in operation, complicated for higher working temperatures, and are a source of leakage under the influence of wear. The stuffing boxes are also unsuitable if 100% sterility is to be guaranteed in a working environment.

Die hermetischen Magnetkupplungen bekannter Konstruktionen sind entweder massgross oder sehr kostspielig angesichts des verwendeten magnetischen Werkstoffs auf der Basis der edlen Erden. Ihre Magnetpole werden durch ein antikorrosives Rohr auf dem ganzen Umfang des Arbeitsspalts geschützt, was die Herstellung kompliziert, den Wirkungsgrad unter Einfluss der magnetischen und elektrischen Leitfähigkeit erniedrigt und den Arbeitsspalt zwischen den Magnetpolen vergrössert. In einigen Fällen werden die Magnetpole oder selbst die Magnete ohne Polschuhe überhaupt nicht geschützt und unterliegen den Wirkungen des Mediums oder entwerten das Medium. Die grossen Abmessungen stellen bedeutende Ansprüche an die Herstellung der Kupplung, vorzugsweise jedoch der hermetischen Fernwand, und an den Schutz der mit dem Arbeitsraum verbundenen Teil gegen die Einflüsse des Betriebsstoffes. Die Vorrichtung 5 ist anspruchsvoll vom Gesichtspunkt des Gewichts und des Energieverbrauchs im Betrieb. Bei der Konstruktion ohne die Polschuhe ist die beschwerte Formgebung und die Bearbeitung des Magnetwerkstoffs dringend notwendig, wobei der Magnetfluss im Arbeitsspalt inhomogen ist. The hermetic magnetic couplings of known constructions are either made to measure or very expensive in view of the magnetic material used based on the noble earths. Your magnetic poles are protected by an anti-corrosive tube over the entire circumference of the working gap, which complicates the manufacture, reduces the efficiency under the influence of magnetic and electrical conductivity and increases the working gap between the magnetic poles. In some cases, the magnetic poles or even the magnets without pole shoes are not protected at all and are subject to the effects of the medium or devalue the medium. The large dimensions place significant demands on the manufacture of the coupling, but preferably the hermetic bulkhead, and on the protection of the parts connected to the working space against the influences of the operating material. The device 5 is demanding from the point of view of the weight and the energy consumption in operation. In the construction without the pole pieces, the weighted shape and the machining of the magnetic material are urgently necessary, whereby the magnetic flux in the working gap is inhomogeneous.

io Die oben genannten Nachteile werden durch die stopfbuchsenlose hermetische magnetische Kupplung durch die Erfindung gemäss Anspruch 1 vermieden. Die benachbarten Paare von Dauermagneten mit den Magnetpolen, die im geteilten Magnetjoch des Innenrotors und des Aussenrotors 15 gelagert und in einzelne Gesamtheiten durch die unmagnetische, gegen die Arbeitsumgebung widerstandsfähige Masse ausgegossen sind, haben die gleiche Polarität, und die Magnetpole des Aussenrotors haben die entgegengesetzte Polarität, wie diejenige der entsprechenden Magnetpole des 20 Innenrotors, was der radialen Magnetorientierung von Dauermagneten dem Arbeitsspalt gegenüber entspricht. In einer Ausführung ist Magnetkupplung so ausgebildet, dass in den magnetisch durch unmagnetische Trennwände abgetrennten, den Aussenrotor und den Innenrotor bildenden 25 ferromagnetischen Polschuhen gleichmässig Dauermagnete gelagert sind, die magnetisch orientiert tangential gegenüber dem Arbeitsspalt sind, wobei die benachbarten Dauermagnete die übereinstimmende Polarität der Magnetpole im gemeinsamen Polschuh haben und die gegenüberliegenden 30 Magnetpole der Polschuhe des Innenrotors und des Aussenrotors die entgegengesetzte Polarität haben. The above-mentioned disadvantages are avoided by the hermetic magnetic coupling without a gland by the invention according to claim 1. The adjacent pairs of permanent magnets with the magnetic poles, which are mounted in the divided magnetic yoke of the inner rotor and the outer rotor 15 and are poured into individual units by the non-magnetic mass that is resistant to the working environment, have the same polarity, and the magnetic poles of the outer rotor have the opposite polarity , like that of the corresponding magnetic poles of the inner rotor, which corresponds to the radial magnet orientation of permanent magnets opposite the working gap. In one embodiment, the magnetic coupling is designed such that permanent magnets are evenly mounted in the ferromagnetic pole pieces which are magnetically separated by non-magnetic partition walls and form the outer rotor and the inner rotor, and which are magnetically oriented tangential to the working gap, the neighboring permanent magnets having the matching polarity of the magnetic poles in the have common pole piece and the opposite 30 magnetic poles of the pole pieces of the inner rotor and the outer rotor have the opposite polarity.

Die erfindungsgemässe Lösung ermöglicht eine zuverlässige Befestigung der Dauermagnete, der Polschuhe und des geteilten Jochs in eine gedrängte Gesamtheit, bei der Sicher-35 Stellung der chemischen und mechanischen Widerstandsfestigkeit, der Verminderung des Arbeitsspalts zwischen den Magnetpolen, der Vergrösserung des Wirkungsgrades der übertragenen Leistung bei kleinen Abmessungen, kleinem Gewicht und den niedrigen Herstellungskosten. Durch die 40 geeignete Bemessung des Magnetkreises wird der Überlastschutz gesichert. Bei der Überschreitung der zulässigen Belastung kommt es zu gegenseitigem Rutschen des getriebenen Rotors und des treibenden Rotors, und dadurch wird die Zerstörung von treibenden und getriebenen Teilen vermieden. 45 In einer anderen Ausführung ermöglichen die Erhöhung der übertragenen Leistung und die Verminderung des Volumens des magnetischen Werkstoffes die zuverlässige Befestigung von Dauermagneten mit den Polschuhen in eine gedrängte Gesamtheit durch die Verwendung des Zusammenzählens so der Magnetflüsse von benachbarten Dauermagneten in einem Polschuh, des Haltedrucks der nicht zustimmenden Pole der Polschuhe des Aussenrotors und des Innenrotors bei kurzem Abstand von benachbarten Polschuhen. Durch das Herstellen der Kurzschlusswindung um die Dauermagnete 55 werden die Magnete von der Entmagnetisierung und von dem damit zusammenhängenden Abfall der übertragenen Leistung der hermetischen Magnetkupplung geschützt. The solution according to the invention enables the permanent magnets, the pole pieces and the divided yoke to be reliably attached in a compacted area, while ensuring the chemical and mechanical resistance, reducing the working gap between the magnetic poles, increasing the efficiency of the transmitted power with small ones Dimensions, small weight and low manufacturing costs. Overload protection is ensured by the 40 suitable dimensioning of the magnetic circuit. If the permissible load is exceeded, the driven rotor and the driving rotor slip together, and this prevents the destruction of the driving and driven parts. 45 In another embodiment, the increase in the transmitted power and the reduction in the volume of the magnetic material make it possible to reliably attach permanent magnets to the pole pieces in a compact assembly by using the sum of the magnetic fluxes of neighboring permanent magnets in one pole piece, the holding pressure of the not Appropriate poles of the pole shoes of the outer rotor and the inner rotor with a short distance from neighboring pole shoes. By producing the short-circuit turn around the permanent magnets 55, the magnets are protected from demagnetization and from the associated drop in the transmitted power of the hermetic magnetic coupling.

Die heiligenden Zeichnungen zeigen jeweils im Schnitt in schematischer Darstellung vorteilhafte Ausgestaltungsmög-60 lichkeiten der hermetischen Magnetkupplung nach der Erfindung. Es zeigen: The sacred drawings each show, in section, a schematic illustration of advantageous design options for the hermetic magnetic coupling according to the invention. Show it:

Fig. 1 eine Lagerung der Magnete in geteiltem Joch, 1 is a storage of the magnets in a divided yoke,

Fig. 2 eine Lagerung der Magnete in den Polschuhen. Fig. 2 a storage of the magnets in the pole pieces.

65 65

Die Vorrichtung besteht aus einem unmagnetischen mit einem geteilten Joch 10 aus ferromagnetischem Werkstoff versehenen Innenrotor 1, worin Paare 8 von Dauermagneten The device consists of a non-magnetic inner rotor 1 provided with a divided yoke 10 made of ferromagnetic material, in which pairs 8 of permanent magnets

4 gleichmässig mit den Polschuhen 6 angeordnet sind. Ein unmagnetischer Aussenrotor 2 ist gleichfalls mit einem geteilten Joch 10 aus ferromagnetischem Werkstoff und Paaren 8 von Dauermagneten 4 mit Polschuhen 6 versehen. Der Innenrotor 1 und der Aussenrotor 2 mit dem dargestellten Zubehör sind in die einheitlichen Gesamtheiten durch eine unmagnetische und gegen Einflüsse der Arbeitsumgebung beständige Masse 7 vergossen. Die Polschuhe 6 haben einen sich in der Richtung gegen einen Arbeitsspalt 11 verengenden, den Magnetfluss konzentrierenden Querschnitt und sind aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt und mittels einer Schutzschicht 5 gegen das Arbeitsmedium geschützt. Im Arbeitsspalt 11 ist eine hermetische Trennwand 3 aus einem unmagnetischen, elektrisch unleitenden, wärme- und chemikalienbeständigen, die hermetischen Räume trennenden Werkstoff angeordnet. 4 are arranged evenly with the pole shoes 6. A non-magnetic outer rotor 2 is also provided with a split yoke 10 made of ferromagnetic material and pairs 8 of permanent magnets 4 with pole pieces 6. The inner rotor 1 and the outer rotor 2 with the accessories shown are cast in the uniform entirety by a non-magnetic mass 7 which is resistant to the influences of the working environment. The pole shoes 6 have a cross section narrowing in the direction towards a working gap 11 and concentrating the magnetic flux and are made of ferromagnetic material and protected against the working medium by means of a protective layer 5. A hermetic partition 3 made of a non-magnetic, electrically non-conductive, heat and chemical-resistant material that separates the hermetic spaces is arranged in the working gap 11.

Der Magnetkreis ist von den Dauermagneten 4, den Polschuhen 6, den Magnetpolen 9 und dem Joch 10 gebildet. Die im Joch 10 angeordneten Paare 8 von Dauermagneten 4 haben eine entgegengesetzte Polarität, und die Dauermagnete 4 der benachbarten Paare 8 haben die gleiche Polarität. Die Magnetpole 2 des Aussenrotors 2 haben eine Polarität, die derjenigen der Magnetpole 9 des Innenrotors entgegengesetzt ist. The magnetic circuit is formed by the permanent magnets 4, the pole pieces 6, the magnetic poles 9 and the yoke 10. The pairs 8 of permanent magnets 4 arranged in the yoke 10 have an opposite polarity, and the permanent magnets 4 of the adjacent pairs 8 have the same polarity. The magnetic poles 2 of the outer rotor 2 have a polarity that is opposite to that of the magnetic poles 9 of the inner rotor.

In der in Figur 2 gezeigten Ausführung des Erfindungsgegenstandes sind auf der äusseren Oberfläche des Innenrotors 1 die Polschuhe 6 aus ferromagnetischem Werkstoff In the embodiment of the subject matter shown in FIG. 2, the pole shoes 6 are made of ferromagnetic material on the outer surface of the inner rotor 1

3 669 645 3,669,645

angeordnet, die durch unmagnetische Trennwände 12 getrennt sind. In gleichem Masse ist auch der Aussenrotor 2 angeordnet. In den Polschuhen 6 sind die Dauermagnete 4 gleichmässig gegeneinander gelagert, die magnetisch orien- arranged, which are separated by non-magnetic partitions 12. The outer rotor 2 is also arranged to the same extent. In the pole pieces 6, the permanent magnets 4 are evenly supported against one another, which are magnetically oriented.

5 tiert tangential gegenüber dem Arbeitsspalt 11 sind, worin die die hermetischen Räume abgeteilte unmagnetische hermetische Trennwand 3 angeordnet ist. Die Polschuhe 6, die die Form des Arbeitsspaltes 11 bilden, sind im Arbeitsspalt 11 durch die Schutzschicht 5 geschützt. 5 are tangent to the working gap 11, in which the non-magnetic hermetic partition wall 3 which is separated off the hermetic spaces is arranged. The pole shoes 6, which form the shape of the working gap 11, are protected in the working gap 11 by the protective layer 5.

10 Der Magnetkreis wird von den Dauermagneten 4, den Polschuhen 6 und den Magnetpolen 9 gebildet. Die benachbarten Dauermagnete 4, die in den Polschuhen 6 gelagert sind, haben im gemeinsamen Polschuh 6 die gleiche Polarität wie die Magnetpole 9, wobei die Magnetisierungsrichtung der Dauermagnete 4 tangential zum Arbeitsspalt 11 ist. Der Magnetkreis wird nicht gestört, solange die ideale tangentiale Orientierung der Magnetisierung von Dauermagneten 4 in den Bereich zwischen der tangentialen und der radialen Orientierung verschoben wird. Die Magnetpole 9 des Innenrotors 1 haben eine entgegengesetzte Polarität wie die entsprechenden gegenüberliegenden Magnetpole 9 des Aussenrotors 2. Der eine der Rotoren kann nur aus einem ferromagnetischen Werkstoff ohne Dauermagnete 4 sein. 10 The magnetic circuit is formed by the permanent magnets 4, the pole pieces 6 and the magnetic poles 9. The adjacent permanent magnets 4, which are mounted in the pole shoes 6, have the same polarity in the common pole shoe 6 as the magnetic poles 9, the direction of magnetization of the permanent magnets 4 being tangential to the working gap 11. The magnetic circuit is not disturbed as long as the ideal tangential orientation of the magnetization of permanent magnets 4 is shifted into the area between the tangential and the radial orientation. The magnetic poles 9 of the inner rotor 1 have an opposite polarity to the corresponding opposite magnetic poles 9 of the outer rotor 2. One of the rotors can only be made of a ferromagnetic material without permanent magnets 4.

25 Die Erfindung kommt in der chemischen, petrochemi-schen Industrie, in der Nahrungsmittelindustrie und in der pharmazeutischen Industrie zur Geltung. 25 The invention is used in the chemical, petrochemical, food and pharmaceutical industries.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

669645 PATENT CLAIMS

1. Glandless hermetic magnetic coupling for the transmission of a rotary movement, with an inner rotor, an outer rotor and a hermetic partition in a working gap, characterized in that the permanent magnets on the inner surface of the outer rotor (2) and on the outer surface of the inner rotor (1) (4) with the magnetic poles (9) protected by a protective layer (5) are evenly arranged in a ferromagnetic material, which are oriented towards each other in the working gap (11), according to which the magnetic poles (9) are shaped.

2. Magnetic coupling according to claim 1, characterized in that the outer rotor (2) and the inner rotor (1) are made of non-magnetic material.

3. Magnetic coupling according to claim 1, characterized in that one of the rotors (1,2) is ferromagnetic.

4. Magnetic coupling according to one of claims 1 -3, characterized in that adjacent pairs (8) of permanent magnets (4) with the magnetic poles (9) in the divided magnetic yoke (10) of the inner rotor (1) and the outer rotor (2) arranged and poured into individual units by the non-magnetic mass (7) which is resistant to the working environment, have the same polarity and the magnetic poles (9) of the outer rotor (2) have the opposite polarity to that of the corresponding magnetic poles (9) of the inner rotor (1 ), which corresponds to the radial magnetic orientation of permanent magnets (4) compared to the working gap (11), or that in the ferromagnetic pole pieces that are magnetically separated by the non-magnetic partition walls (12) and form the accessories of the outer rotor (2) and the inner rotor (1) (6), permanent magnets (4) are evenly arranged, which are magnetically oriented tangentially to the working gap (11), the adjacent permanent magnets (4) being the same Have polarity of the magnetic poles (9) in common pole pieces (6) and the opposite magnetic poles (9) of the pole pieces (6) of the inner rotor (1) and the outer rotor (2) have the opposite polarity of the magnetic poles (9).