CH677049A5

CH677049A5 -

Info

Publication number: CH677049A5
Application number: CH348488A
Authority: CH
Inventors: Erich Klaeui
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1991-03-28
Also published as: DE3922426A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplung für eine rotierende Prozesspumpe bestehend aus einer Trennbüchse, die mit dem Pumpengehäuse dichtend verbunden ist und deren eine Seite vom Prozessmedium benetzt ist, während die andere Seite nicht mit dem Prozessmedium in Berührung ist, sowie aus einem Laufradrotor, der sich im Prozessmedium dreht und mit der Laufradwelle und dem Laufrad verbunden ist, und aus einem Antriebsrotor, der nicht im Prozessmedium dreht und auf dem Umfang zur Trennbuchse hin mit Permanentmagneten bestückt Ist.

Magnetkupplungen mit einem Spaltrohr oder Trennbüchse werden beim Pumpen von Medien in der Prozesstechnik eingesetzt, um den Durchbruch eines Pumpengehäuses mit einer Welle und die damit notwendige dynamische Dichtung zwischen Prozessmedium und Umgebung zu umgehen. Ähnlich wie bei den Spaltrohrmotorpumpen werden magnetische Felder durch eine Trennbüchse hindurch aufgebaut, die im Falle der Magnetkupplung das notwendige Antriebsmoment für den im Prozessmedium laufenden Laufradrotor übertragen, während der Antriebsrotor ausserhalb des Prozessmediums läuft. Die Wirkung der Magnetkraftübertragung nimmt drastisch ab mit dem Abstand der Pole auf Prozessseite zu den Polen ausserhalb der Prozessseite, d.h. mit der Dicke der Trennhülse. Im weiteren muss die Trennhülse nicht magnetisierbar sein, um den magnetischen Fluss nicht abzulenken und sollte auch noch elektrisch nichtleitend sein, da die bei einem elektrischen Leiter entstehenden Wirbelströme zu einer Schwächung des Magnetfeldes führen.

Im Europa-Patent EP-B1 0171514 ist die Trennhülse als einseitig montierter Keramiktopf ausgeführt, auf dessen Aussenseite ein mit Permanentmagneten bestückter Laufradrotor im Prozessmedium dreht, während auf der zur Atmosphäre offenen Innenseite des Topfes ein mit Permanentmagneten bestückter Antriebsrotor dreht.

In der Patentanmeldung EP-A1 0 250 856 ist eine Trennhülse oder Trennscheibe doppelt ausgeführt, derart, dass eine ringförmige Tasche entsteht, in die der im Prozessmedium drehende Laufradrotor hineinragt, der magnetisierbare Pole aufweist, auf die beidseitig die Polschuhe von Permanentmagneten wirken, die in der Atmosphäre auf einem Antriebsrotor drehen.

Die bisherigen Lösungen für solche Magnetkupplungen sind konstruktiv ungünstig, indem entweder ein Teil der Permanentmagnete im Fördermedium und bei dessen Fördertemperatur mitdreht, was durch die Temperatureinsatzgrenzen der verschiedenen Magnetsorten den Einsatz für höhere Mediumstemperaturen drastisch einschränkt, oder aber konstruktiv aufwendige doppelte Trennbüchsen eingesetzt werden, die aus elektrisch leitenden Materialien mit den damit verbundenen Übertragungsverlusten oder aus exotischen, kostenmässig nicht mehr vertretbaren Nichtleitern gefertigt sind, um Biege-und Zugspannungen aufnehmen zu können.

Die vorgeschlagene Ausführung bringt hier wesentliche Fortschritte. Sie löst die Aufgabe, wirtschaftliche und leistungsstarke Magnetkupplungen für Prozesspumpen herzustellen, die über grosse Bereiche vom Druck und von der Temperatur des Prozessmediums unabhängig sind.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst, indem der Antriebsrotor zur TrennbüGhse hin mit einer geraden Anzahl von Magnetpolen versehen ist, die paarweise Dipole in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung bilden, während der Laufradrotor magnetisierbare Polbrücken pro Dipol aufweist, die in der gleichen Teilung wie die Magnetpole auf dem Antriebsrotor mit zur Trennbüchse hin gerichteten Polschuhen versehen sind, die den magnetischen Fluss von den Magneten des Antriebsrotors mit ihren Magnetpolen einer Polarität aufnehmen und durch die gleiche Trennbüchse zurück zu den Magneten des Antriebsrotors mit ihren Magnetpolen der entgegengesetzten Polarität zurücklenken.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel beschrieben:

Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Magnetkupplung in einer Prozesspumpe, wobei Pumpengehäuse, Laufradwelle und Antriebswelle nur angedeutet sind,

Fig. 2 ist ein schematischer Schnitt IUI in Fig. 1 quer zur Drehachse der Magnetkupplung, wobei für die Darstellung vom magnetischen Fluss nur der Antriebsrotor mit Permanentmagneten und Magnetpolen, die Trennbüchse und ein im Fördermedium mitrotierender magnetisierbarer Ring mit Polschuhen dargestellt sind, und

Fig. 3, 4, 5 sind schematische Beispiete für die räumliche Anordnung von Permanentmagneten mit Magnetpolen und den zugehörigen im Prozessmedium mitrotierenden Polbrücken mit Polschuhen.

In den Zeichnungen ist eine Magnetkuppiung für rotierende Prozesspumpen dargestellt, die aus einer elektrisch nichtleitenden Trennbüchse 1', die dichtend mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden ist und deren Aussenseite vom Prozessmedium 2 benetzt ist, während die Innenseite mit der Atmosphäre 3 in Berührung ist, sowie aus einem Laufradrotor 4, der sich im Prozessmedium 2 dreht und mit der Laufradwelle 5 und dem Laufrad 5' verbunden ist und aus einem Antriebsrotor 7, der in der Atmosphäre 3 dreht und auf dem Umfang zur Trennbüchse Y hin mit Permanentmagneten 6 bestückt ist, besteht. Erfindungsgemäss ist der Antriebsrotor zur Trennbüchse 1' hin mit einer geraden Anzahl von Magnetpolen 6' versehen, die paarweise Dipole in Umfangsrichtung bilden, während der Laufradrotor die in einen Weicheisenring zusammengeschlossenen Polbrücken 9 aufweist, die in der gleichen Teilung wie die Magnete 6 auf dem Antriebsrotor 7 mit konzentrischen nach innen gerichteten Polschuhen 10 versehen sind, die den magnetischen Fluss 11 von den inneren Magneten 6 mit Magnetpolen 6' einer Polarität 8 aufnehmen und zu den inneren Magneten 6 mit Magnetpolen 6' der entgegengesetzten Polarität zurücklenken. Die Magnetpole 6' und die Polschuhe 10 folgen mit ihrer, sich gegenseitig zuge5

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kehrten Stirnfläche, durch die der magnetische Fluss tritt, der Wölbung der Trennhülse 1' und weisen in ihren Stirnflächen deckungsgleiche Querschnitte für den Durchtritt vom magnetischen Fluss auf. Die Trennbüchse 1' ist am Gehäuse 1 aussen zentriert und zentriert ihrerseits den Deckel 12 von innen. Der Deckel 12 ist axial mit weich unterlegten Halteschrauben 13 gegen eine Schulter der Trennbüchse 1' axial fixiert. Die Dichtung zwischen Deckel 12 und der Trennbüchse erfolgt über eine Weichdichtung 14. Eine Schulter der druckfesten Schale 17 verspannt eine Schulter der Trennbüchse V über eine Weichdichtung 15 dichtend mit dem Gehäuse 1 und positioniert die Trennbüchse 1' axial. In der Schale 17 ist eine Lippendichtung 18 befestigt, die gegen den Antriebsrotor 7 dichtet.

Claims

Patentansprüche

1. Magnetkupplung für eine rotierende Prozesspumpe, bestehend aus einer Trennbüchse (1'), die mit dem Pumpengehäuse (1) dichtend verbunden ist und deren eine Seite vom Prozessmedium (2) benetzt ist, während die andere Seite nicht mit dem Prozessmedium in Berührung ist, sowie aus einem Laufradrotor (4), der sich im Prozessmedium (2) dreht und mit der Laufradwelle (5) und dem Laufrad (5') verbunden ist, und aus einem Antriebsrotor (7), der nicht im Prozessmedium (2) dreht und auf dem Umfang zur Trennbüchse (1') hin mit Permanentmagneten (6) bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsrotor (7) zur Trennbüchse (1') hin mit einer geraden Anzahl von Magnetpolen (6') versehen ist, die paarweise Dipole in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung bilden, während der Laufradrotor (4) Polbrücken (9) aus einem magneti-sierbaren Material pro Dipol aufweist, die in der gleichen Teilung wie die Magnetpole (6') auf dem Antriebsrotor (7) mit zur Trennbüchse (1') hin gerichteten Polschuhen (10) versehen sind, die den magnetischen Fluss (11) von den Magneten (6) des Antriebsrotors (7) mit ihren Magnetpolen (6') einer Polarität (8) aufnehmen und durch die gleiche Trennbüchse (1') zurück zu den Magneten (6) des Antriebsrotors (7) mit ihren Magnetpolen (6') der entgegengesetzten Polarität (8) zurücklenken.

2. Magnetkupplung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpole (6') und die Polschuhe (10) mit ihrer, sich gegenseitig zugekehrten Stirnfläche, durch die der magnetische Fluss tritt, der Wölbung der dazwischenliegenden Trennhülse (1') folgen.

3. Magnetkupplung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sich gegenüberliegenden und durch die Trennhülse (1') getrennten Magnetpole (6') und Polschuhe (10) in ihren, sich gegenseitig zugekehrten Stirnflächen deckungsgleiche Querschnitte für den Durchtritt vom magnetischen Fluss (11) aufweisen.

4. Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche der Magnetpole (6') für den Durchtritt vom magnetischen Fluss in oder aus Richtung Trennbüchse (1') einen wesentlich kleineren Querschnitt als die Stirnfläche des dazugehörigen Permanentmagneten

(6) für den Durchtritt vom magnetischen Fluss aufweist.

5. Magnetkupplung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche der Magnetpole (6') zur Stirnfläche der Polschuhe (10) axial versetzt ist, um eine definierte Axialkraft auf den Laufradrotor zu erzeugen.

6. Magnetkuppiung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsrotor (7) im Bereich der Permanentmagneten (6) Kanäle zur Kühlung aufweist.

7. Magnetkuppiung. nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennbüchse (1') auf der vom Prozessmedium nicht benetzten Seite und der Antriebsrotor (7) mit seinen Permanentmagneten (6) an einen Kühlluftstrom an-schliessbar sind.

8. Magnetkuppiung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Trennbüchse (1') eine druckfeste Schale (17) mit dem Pumpengehäuse (1) verbunden ist, die den Antriebsrotor (7) umgibt und mit einer Dichtung (18) abdichtet, damit im Falle einer Zerstörung der Trennbüchse (1') nur geringe Mengen vom Prozessmedium an die Atmosphäre gelangen.

9. Magnetkuppiung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlage des Antriebsrotors (7) und/oder des Laufradrotors (4) mit Sensoren überwacht ist.

10. Magnetkuppiung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpole (6') der Permanentmagneten (6) des Antriebsrotors (7) mit ihren sich gegenseitig zugekehrten Stirnflächen vollständig in die Trennbüchse (1') eingetaucht sind.

11. Magnetkuppiung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpole (6') der Permanentmagneten (6) in Umfangsrichtung mit wechselnder Polarität (8) angeordnet sind und dass die Polbrücken (9) mit den Polschuhen (10) zu einem Ring zusammengeschlossen sind.

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