CN104411978A - 磁耦合器尤其是磁耦合泵的双层壁式分离罐 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁耦合器，尤其是磁耦合泵，该磁耦合器具有内转子和外转子，在该内转子和外转子上分别装有磁体，并且在磁体之间布置有双层壁式分离罐(6)，该双层壁式分离罐具有外罐(7)和内罐(8)，该外罐具有凸缘部(18)、中部区段(12)和底部区段(14)，该内罐具有凸缘部(17)、中部区段(11)和底部区段(13)，其中在该中部区段(11，12)及底部区段(13，14)之间布置有间隙(16)，并且其中内罐(8)通过其凸缘部(17)与外罐(7)的凸缘部(18)连接。建议该间隙(16)至少局部填充有固体材料(19)。

Description

磁耦合器尤其是磁耦合泵的双层壁式分离罐
本发明涉及一种磁耦合器，尤其是磁耦合泵，该磁耦合器具有内转子和外转子，在该内转子和外转子上分别装有磁体，并且在该内转子与外转子之间布置有双层壁式分离罐，该双层壁式分离罐具有外罐和内罐，该外罐和内罐各具有凸缘部、中部区段和底部区段，其中在该中部区段及底部区段之间布置有间隙，并且其中内罐通过其凸缘部与外罐的凸缘部连接。
磁耦合泵是众所周知的，并且例如在DE 10 2009 022 916 A1中有所描述。其中，泵的功率从驱动轴经由装有磁体的转子(外转子)无接触地且基本无打滑地被传递至泵侧的磁载体(内转子)。内转子驱动泵轴，该泵轴安置在由输送介质润滑的滑动轴承中，也就是安置在流体动力滑动轴承中。具有其圆柱形壁的分离罐安置在外转子和内转子之间，也就是安置在外磁体和内磁体之间。分离罐以其凸缘部与泵组件，例如壳体盖连接，并且具有与壳体盖对置的封闭的底部。分离罐，即磁耦合泵可靠地将产品空间与环境隔离，以便能够避免产品流出的危险及其它所有与之相关的不利结果。磁耦合泵因此是传统的泵液压装置与磁力驱动系统的组合。该系统利用在两个半耦合器间的磁体的吸引力和排斥力来无接触地且无打滑地传递转矩。分离罐位于两个配设有磁体的转子之间，该分离罐将产品空间和周围环境彼此隔离。因此，尤其是在处理很昂贵的或很危险的物质时，磁耦合泵具有很大优势。
分离罐可以由不同的材料制成，例如由不同合金成分的金属、塑料或陶瓷制成。金属分离罐以不利的方式引起涡流损耗，其中合成材料制成的分离罐仅具有有限的耐温性和/或耐压性，这尤其在高介质温度和/或高泵压的情况下是不利的。就这点而言，陶瓷分离罐被应用到实践中，近来，由玻璃制成的分离罐(DE 10 2009 022 916 A1)也已被熟知。
具有磁耦合器或者磁耦合泵的离心泵根据DIN(德国标准化协会)EN ISO 2858和DIN EN ISO 15783以及根据API 685以标准且公知的方式配设有单层壁式分离罐。该分离罐将产品空间与周围环境无漏损地隔离开并且在内磁转子与外磁转子之间形成静态密封。通常来说分离罐在圆柱形部分，即在中部区段中具有1毫米至2毫米的壁厚。因外磁转子上滚动轴承的损坏或者在内磁转子的区域内滑动轴承的损坏所引起的分离罐的破损可能会导致输送液体外泄至中间水封环的周围空间中的情况。为了要防止出现输送液体外泄的情况，将例如在泵送危险的(例如：有毒的、致癌的、有腐蚀作用的)输送液体时采用双层壁式分离罐。
双层壁式分离罐例如在EP 0286822B1以及EP 0268015中是已知的。在EP1777414A1中已知一种双层壁式分离罐，其内罐与外罐至少在圆柱形外罩表面的区域内相接触，其中在该接触区中构造一个线路网，其中布置有液体介质，即，具有足够粘度的介质(例如流体或者浆状质体)，例如导热油。
在使用单层壁式分离罐时公认的磁损耗功率为10％至15％。该数值在使用双层壁式分离罐时加倍。受系统影响，磁损耗功率在采用金属分离罐时转化为热量，该热量通过输送物散发。然而受结构影响，在外分离罐上产生的热量没有被完全释放到周围环境中。重要的是，外分离罐与内分离罐之间的热量由于对中间空间进行充气或者抽真空而通过导热物散发到输送物中。此处已知的是采用传热油或者导热浆。在此最主要的缺陷在于，例如当外分离罐损坏时，因导热液体或者导热浆从分离罐的中间空间外泄至周围环境中而存在易燃的风险，或是当内分离罐因导热液体或者导热浆与输送物不相容而发生损坏时，使得该外分离罐因污染而不能够再使用。还存在的缺陷在于，尤其在外罐和内罐的相互抵靠的凸缘的区域内必须采取特殊的密封措施，从而避免被引入间隙中的液体或者浆即使在双层壁式分离罐未受损时也发生外泄。然而，额外的措施意味着额外的成本消耗以及额外的用料。此外，特殊的密封还包含另外的潜在风险，这是因为密封措施也可能失效，从而不得不担忧会停工，尽管内罐和外罐实际上仍是完好的。尤其是在检验时(此时双层壁式分离罐为了控制目的而最终被拆除)，需要付出相当大的努力，使得已有液体不会泄漏到周围环境中。
本发明的目的在于，提供一种前述类型的磁耦合器，尤其是磁耦合泵，其中改进的双层壁式结构的分离罐通过简单的方法至少避免上述缺陷。
根据本发明，该目的通过磁耦合器，尤其是具有权利要求1的特征的磁耦合泵来实现。
应该指出的是，在权利要求中单独提到的特征能够以技术上合理的任何方式互相结合，提供本发明的其他设计。具体的描述结合附加的示意图对本发明进行详细说明和描述。
根据本发明提供一种磁耦合器，尤其是磁耦合泵，该磁耦合泵具有内转子和外转子，在该内转子和外转子上分别装有磁体，并且在磁体之间布置有双层壁式分离罐，该双层壁式分离罐具有外罐和内罐，该外罐和内罐分别具有凸缘部、中部区段和底部区段，其中在该中部区段及底部区段之间布置有间隙，并且其中内罐通过其凸缘部与外罐的凸缘部连接。有利地规定，该间隙至少局部填充有固体材料。
由于该间隙至少局部填充有固体材料，因此不再存在以下风险，即：该固体材料在内罐损坏时以不利的方式与输送介质混合或者在外罐损坏时泄漏至周围环境中。虽然还存在外罐或内罐各自损坏的可能性，但固体材料保留在其位置上且不溶解。还有利的是，可以放弃在两个罐的凸缘连接部处采取的相互密封措施，这是因为固体材料受其属性的影响并不倾向于离开其位置，例如像液体或者浆那样流出或外泄。因为固体物质或者根据本发明的固体材料的粘度很高(即，很难确定)，这在本发明中意味着，固体材料在被布置在间隙中时不能流向任何地方。
有针对性地是，固体材料为导热材料。有利的是，固体材料为导热塑料。有效的方式是该固体材料可以是硅树脂或者导热硅树脂外罩。固体材料可以为导热膜。
该固体材料可以仅在一定的区域内被布置在该间隙中，即在中部区段间和/或底部区段间的间隙的区域内。因此该固体材料也能够例如沿着该间隙分段布置在该间隙中。在其它有效的结构中，固体材料充满内罐和外罐的、对置的中部区段或者底部区段间的整个间隙。在其它优选的结构中可以规定，将固体材料连续地布置在中部区段与底部区段之间的整个间隙。
在有效的结构中，固体材料在沿着该间隙观察的轴向方向上至少部分填充该间隙，其中固体材料在沿着径向方向观察的该区域中被完全充满。就此而言，固体材料被视为外罐的内周面与内罐的外周面之间的桥接部。术语“沿该间隙在轴向方向上”在本发明中既包括中部区段间的间隙也包括优选弧形的底部区段间的间隙，其中术语“径向方向”在本发明中既与中部区段的外罐内径与内罐外径间的间隙大小有关，也与优选为弧形的底部区段的外罐内径与内罐外径间的间隙大小有关。
本发明的目的在于，当固体材料与内罐连接或者至少贴靠在该内罐的外周面上时，这涉及到预安装位置。在安装状态下，固体材料如上所述至少在局部既与外罐的内周面连接也与内罐的外周面连接。为了将该固体材料连接到内罐上可以规定，该固体材料以收缩管的形式收缩至该内罐上。对于将内罐安装至外罐中这一过程来说，有效地规定，外罐首先需具有更大的内径，这将通过加热来实现。如果对随后还进行安装的外罐冷却，则该外罐将具有由结构所决定的所需的内径，并且借助该内径至少在局部分段地或者完整地与固体材料相连。
因为根据本发明在间隙中布置有固体材料，所以内罐与外罐之间的凸缘连接部无需额外的密封措施。在此方面，凸缘连接部能够在不考虑可能出现的液体介质的情况下具有例如螺纹连接，其中当然能够可选地设置密封圈，例如设置O形环密封圈。因为因此例如可以放弃采用焊接或者易受温度影响的粘接，所以在为外罐和内罐选择材料时就存在多种可能性，这是因为也可选择不同的材料。因此内罐可以例如由镍基合金(例如由哈氏合金)制成，其中外罐可以由钛合金制成。尤其是当外罐由钛合金制成时，产生多个优点，这是因为这种材料具有较高的电阻，高强度以及具有良好的导热性，其中总的来说明显降低了磁损耗功率，这将对磁耦合泵的能效产生有利的影响。中部区段中外罐的壁厚也能够因钛合金的属性而降低并且例如有0.5毫米大小，因而在此降低了磁损耗功率。所述大小当然仅是例示性的并且不受任何限制。
该固体材料被实施为对于两个罐来说单独的材料，同时优选与两个罐分别连接并具有双重功能。一方面，该固体材料具有稳定两个分离罐的作用，该两个分离罐在各自的中部区段和底部区段中有利地被相互完全无接触地间隔开。另一方面，该固体材料起到将热量从外罐传递到输送介质中的作用。
借助本发明提供了这样一种双层壁式分离罐，该双层壁式分离罐的外罐和内罐能够彼此无关地单独更换，因为仅需要解除凸缘螺纹连接。当两个罐中只有一个罐损坏时，也只需将这一个罐更换，这尤其在使用昂贵的罐材料时将起到特别有益的作用。内罐和外罐不管在中部区段中还是底部区段中都不具有接触区域。相反地，外罐和内罐沿着间隙在中部区段和底部区段中沿轴向方向观察完全保持为无接触，其中也省去了设置在外罐的内周面中线路网。
本发明进一步有利的构造在从属权利要求和下面的示意图描述中被公开。其中：
图1是磁耦合泵的截面图；并且
图2是磁耦合泵的双层壁式分离罐的截面图。
在不同的示意图中同样的部分始终使用相同的附图标记示出，因此这些部分一般情况下只描述一次。
图1示出了磁耦合泵1，该磁耦合泵具有内转子和外转子，在该内转子和外转子上分别装有磁体，并且该磁耦合泵具有例如呈不锈钢轴2形式的泵轴2，在该泵轴上装有叶轮3并且该泵轴安装在流体动力滑动轴承4内，其中，该流体动力滑动轴承4可以由输送介质但也可用其它产品相容的流体来进行外润滑。磁耦合泵1本身是已知的，因而未做详述。
图2示出了图1中所示的磁耦合泵1的分离罐6，其中该分离罐6实施为双层壁式分离罐6，其具有外罐7和内罐8，该外罐具有凸缘部18、中部区段12以及底部区段14，内罐具有凸缘部17、中部区段11以及底部区段13，其中在各个中部区段11、12及各个底部区段13、14之间布置有间隙16。该内罐8经由其凸缘部17与外罐7的凸缘部18连接。有利地规定，该间隙16至少局部填充有固体材料19。该固体材料19在图2中被表示为连续的线。
每个中部区段11、12被分别实施为在截面中看去为圆柱形，其中连接到中部区段11的底部区段13和连接到中部区段12的底部区段14被实施为弧形。两个弧同向取向。
如例示性示出的，间隙16是连续的并且在轴向方向上同时也在径向方向上看去完全用固体材料19填充。仅仅在带状部21(分别受生产影响位于外罐7的底部区段14至该外罐的中部区段12的过渡区域间)中没有布置固体材料。
设置有未示出的螺纹连接以连接两个凸缘17和18。因为在间隙16中根据本发明布置有固体材料19，所以内罐8与外罐7之间的凸缘连接部无需额外的密封措施，其中在图2中布置有可选的密封件9，例如布置有结构为O形环的密封件9。
这样布置并实施该固体材料19，使得外罐7的内周面22以及内罐8的外周面23都与该固体材料19连接。
在图2中能够看出，每个中部区段11、12以及每个底部区段13、14均完全保持为无接触。仅仅凸缘17与18相互接触。
图2还示出了具有相应检测装置25的检测接头24，该检测装置布置在外罐7的凸缘18中，使得能够检测内罐8和/或外罐7的损坏，其中在内罐或外罐损坏时，能够采取改变固体材料19质量压力的措施。
该间隙16中的固体材料19在处于装入间隙16中并且填充该间隙的状态下是完全不能流动的材料，其中该固体材料优选为固体塑料或者硅树脂。
该固体材料19能够例如以收缩管的形式收缩到内罐8的外周面23上。还可以实现的是，硅树脂作为固体材料而被放入安装的双层壁式分离罐6中，该材料只是出于填充目的是可流动的，随后则凝固成完全不能流动的永久弹性物质。
附图标记列表
1    磁耦合泵
2    不锈钢轴
3    叶轮
4    滑动轴承
5
6    双层壁式分离罐
7    外罐
8    内罐
9    密封件
10
11   8的中部区段
12   7的中部区段
13   8的底部区段
14   7的底部区段
15
16   间隙
17   8的凸缘部
18   7的凸缘部
19   固体材料
20
21   袋状部
22   7的内周面
23   8的外周面
24   检测接头
25   检测装置

Claims (12)

1.一种磁耦合器，尤其是磁耦合泵，该磁耦合器具有内转子和外转子，在所述内转子和外转子上分别装有磁体，并且在所述磁体之间布置有双层壁式分离罐(6)，所述双层壁式分离罐具有外罐(7)和内罐(8)，所述外罐具有凸缘部(18)、中部区段(12)和底部区段(14)，所述内罐具有凸缘部(17)、中部区段(11)和底部区段(13)，其中在所述中部区段(11，12)及所述底部区段(13，14)之间布置有间隙(16)，并且其中所述内罐(8)通过其凸缘部(17)与所述外罐(7)的凸缘部(18)连接，其特征在于，所述间隙(16)至少局部填充有固体材料(19)。
2.根据权利要求1所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)为导热材料(19)。
3.根据权利要求1或2所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)为导热塑料(19)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)为导热硅树脂(19)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)为导热膜(19)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)至少局部布置在所述内罐(8)的所述中部区段(11)与所述外罐(7)的所述中部区段(12)之间的所述间隙(16)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)至少局部布置在所述内罐(8)的所述底部区段(13)与所述外罐(7)的所述底部区段(14)之间的所述间隙(16)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)被连续布置在所述内罐(8)的所述中部区段(11)与所述外罐(7)的所述中部区段(12)之间的所述间隙(16)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)被连续布置在所述内罐(8)的所述底部区段(13)与所述外罐(7)的所述底部区段(14)之间的所述间隙(16)中。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)在整个所述间隙(16)中连续布置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的磁耦合器，其特征在于，所述固体材料(19)既与所述内罐(8)的外周面(23)相连，也与所述外罐(7)的内周面(22)相连。
12.根据前述权利要求中任一项所述的磁耦合器，其特征在于，所述内罐(8)由镍基合金制成，其中所述外罐(7)由钛合金制成。
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