CN109072927B - 磁力驱动泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁力驱动泵(10)，其包括：至少部分地填充有输送的流体的壳体(12)；由壳体(12)围出的叶轮室(14)；泵轴(22)；叶轮(24)，其布置在叶轮室(14)中并布置在泵轴(22)上；轴承(26)，其在壳体(12)中支撑泵轴(22)；围出耦合室(20)的罐(18)；转子(50)，其布置在耦合室(20)中并布置在泵轴(22)上；保持在壳体中的环(16)，所述环支撑轴承(26)并将叶轮室(14)与耦合室(20)分开；形成在环(16)中的管道(28)，所述管道用于将输送的流体的部分流动从叶轮室(14)输送到轴承(26)，以用于润滑轴承(26)的目的，其中，从轴承(26)排出的输送的流体的至少一部分到达耦合室(20)。本发明的目的是改进这种磁力驱动泵，使得当泵(10)在干运行状态下时、即当泵(10)的吸入侧上不再有输送的流体而泵继续运行时，仍然确保泵轴(22)的轴承(26)在一定时间内的安全可靠的润滑。本发明实现了这个目的，其中，耦合室(20)相对于叶轮室(14)以流体密封的方式封闭。

Description

磁力驱动泵
技术领域
本发明涉及一种磁力驱动泵。
背景技术
磁力驱动泵长期以来从现有技术中已知。
它们是传统泵液压系统与驱动系统的组合，其通常具有永磁耦合。磁力驱动泵利用两个耦合半部中的永磁体之间的吸引力和排斥力，实现无接触和无打滑的扭矩传递。驱动功率从电机经由驱动轴以无接触和无打滑的方式传递，该驱动轴连接到外转子、承载泵侧磁体的转子(内转子)。转子经由泵轴驱动叶轮。在这种情况下，泵轴通过轴承支撑在泵的壳体中，轴承由输送的流体润滑。罐布置在两个转子之间。罐将输送的流体与环境分离。因此，磁力驱动泵中的输送的流体仅借助于静态密封与环境隔离，从而特别安全地防止输送的流体泄漏到环境中。因此，磁力驱动泵经常用于化学和石化领域。
轴承在磁力驱动泵中由泵的输送的流体进行润滑，其中，输送的流体的部分流动为此必须在高压点从叶轮室取出，穿过要润滑的轴承并经由轴承到达叶轮室和由罐围出的耦合室中。输送的流体经由排放孔再循环到叶轮室中，排放孔将耦合室连接到叶轮室中的低压点。输送的流体经由轴承离开进入耦合室中，同时冷却罐并消散由涡流产生的热量。
不利的是，当已知的磁力驱动泵在干运行状态下运行时，轴承的充分润滑或罐的冷却是不可能的，因为润滑或冷却所需的部分流动持续地继续离开轴承和耦合室，但无法供给润滑/冷却所需的新的部分流动，因为不再存在输送的流体。在很短时间内，发生过热并且轴承被破坏。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种磁力驱动泵，其中当泵在干运行状态下运行时，即当泵的吸入侧不再有输送的流体而泵继续运行时(例如因为操作错误)，仍然确保泵轴的轴承在一定时间内的安全且可靠的润滑。
该目的通过根据本发明的磁力驱动泵来实现。
根据本发明的磁力驱动泵包括：
-至少部分地填充有输送的流体的壳体；
-由壳体围出的叶轮室；
-泵轴；
-叶轮，其布置在叶轮室中并布置在泵轴上；
-轴承，其在壳体中支撑泵轴；
-围出耦合室的罐；
-转子，其布置在耦合室中并布置在泵轴上；
-保持在壳体中的环，其支撑轴承并将叶轮室与耦合室分开；
-形成在环中的管道，所述管道用于将输送的流体的部分流动从叶轮室输送到轴承，以用于润滑轴承的目的，其中，从轴承排出的输送的流体的至少一部分到达耦合室。
在这种情况下，根据本发明实现上述目的，其中耦合室相对于叶轮室以(几乎)流体密封的方式封闭。
根据本发明的磁力驱动泵具有优于现有技术的优点，即当泵在干运行状态下运行并且不再有输送的流体可以通过管道输送到轴承时，也可以在更长的时间内确保轴承的充分润滑。
由于根据本发明，与现有技术不同，耦合室相对于叶轮室以流体密封的方式封闭，即最多进行将输送的流体从耦合室直接进入叶轮室的少量的再循环，输送的流体明显更缓慢地流出轴承区域。因此，即使没有经由管道补充输送的流体，轴承仍在明显更长的时间内保持充分润滑。
输送的流体不仅经由轴承到达耦合室，而且还到达叶轮室。因此，输送的流体即使没有通常从耦合室发生的排放也会返回到叶轮室中，从而在根据本发明的泵的正常操作期间确保用作润滑剂的输送的流体的循环。在干运行状态下，从耦合室补充经由轴承离开进入叶轮室中的输送的流体。存在于耦合室中的输送的流体足以在较长时间内(长达一小时或甚至更长时间)，直到注意到泵处于干运行状态并且泵被关闭。
优选地，罐由非金属材料组成。由于非金属材料的导电性不足，避免了涡流损耗，这使得磁力驱动泵的效率显著增加。特别地，与现有技术不同，不需要通过输送的流体冷却罐。因此，根据本发明的耦合室相对于叶轮室的封闭所引起的输送的流体的循环减少对于与罐的非金属材料组合的冷却而言是没有问题的。优选地，罐由工程陶瓷或塑料、例如PEEK组成。由塑料制成的罐的特征在于它们重量轻、易碎性低且易于处理。由陶瓷(例如SiC)制成的罐具有很高的耐压性和优异的耐热性。
在根据本发明的磁力驱动泵的优选配置中，提供至少一个限制元件，其限制输送的流体通过管道的通流。使得经由部分流动和轴承的输送的流体的循环进一步减慢。由于通流的减少，防止了耦合室中的颗粒积聚。限制元件可以为此覆盖或封闭例如管道向叶轮室的输入侧开口。限制元件可以例如形成为盘形并固定在环上，从而部分地覆盖管道的开口。特别优选地，固定至环的环形盘可以形成限制元件并同时封闭形成在环中的排放孔，该排放孔最初设置成能够将耦合室连接到叶轮室。以这种方式，作为遗留部件策略的一部分，传统磁力驱动泵的部件可以以低成本用于根据本发明配置的泵。仅需要附接附加的环形盘，优选地结合使用非金属罐。有利地，环形盘部分地封闭管道，以便减小截面以限制流体的流动，并完全封闭排放孔。为了防止在流体流动载有固体的情况下颗粒在耦合室中积聚，限制元件布置在来流中，使得输送的流体通过管道的通流受到限制。为此目的，限制元件被实施为使得颗粒必须克服离心力径向向内移动到管道中才能进入耦合室。输送的流体的为了润滑轴承而从叶轮室进入耦合室至轴承的部分流动通过限制元件显著减少，因此在流体流动载有固体的情况下，将颗粒引入罐中的情况减少。
优选地，泵轴不具有叶轮室与耦合室之间的流体连接。通常，泵轴包括轴向通孔，以确保输送的流体从叶轮室的压力侧经由轴承充分循环到耦合室中，并且通过泵轴返回到叶轮室的吸入侧以充分冷却罐。由于缺少通过泵轴的流体连接，根据本发明减少了循环，因此在干运行状态下，耦合室在尽可能长的时间内保持填充有输送的流体，以便保持润滑。泵轴可以形成为实心体。然而，泵轴也可以形成为空心轴，该空心轴至少在一端封闭。
一个优选实施例使输送的流体的从耦合室到叶轮室中的再循环经由轴承进行。输送的流体的从耦合室到叶轮室中的再循环优选仅经由轴承进行。因此，即使泵在干运行状态下运行并且没有其它输送的流体可以通过管道输送到轴承，也可以确保轴承在较长时间内的充分润滑。
输送的流体从耦合室到叶轮室中的再循环在轴承的区域中进行，使得即使没有经由管道补充输送的流体，轴承也能在相当长的时间内被充分润滑。因此，输送的流体重新到达叶轮室，从而确保了在根据本发明的泵的正常操作期间用作润滑剂的输送的流体的循环。在干运行状态下，从耦合室补充经由轴承进入叶轮室的输送的流体。存在于耦合室中的输送的流体足以在较长时间内(长达一小时或甚至更长时间)保持润滑。因此，一旦注意到泵处于干运行状态，就可以关闭泵而不会损坏。
在根据本发明的磁力驱动泵的优选配置中，使输送的流体经由轴承中的径向轴承间隙进行从耦合室到叶轮室的再循环。径向轴承间隙优选地位于轴承的轴承元件之间，以便即使在泵处于干运行状态时也能确保润滑。
另一有利实施例是径向轴承间隙布置在轴承中的叶轮侧上。径向轴承间隙限制了输送的流体从耦合室到叶轮室中的再循环。轴承的叶轮侧径向轴承中的径向轴承间隙优选地不具有润滑槽，以便进一步限制输送的流体的再循环。由于不会发生在输送的流体载有固体的情况下冲洗轴承，因此可减少上文和下文所述的通过限制元件将颗粒引入耦合室。
润滑槽布置在轴承中的耦合侧的实施例是特别有利的。轴承的耦合侧径向轴承可包括润滑槽，通过该润滑槽确保轴承元件之间的冲洗。这在输送的流体载有固体的情况下是非常重要的，以便确保轴承的长寿命。
附图说明
下面将参考附图更详细地讨论本发明及其技术背景。应该指出的是，附图示出了本发明的特别优选的变型实施例。然而，本发明不限于所示的变型实施例。特别地，本发明在技术上合理的范围内涵盖权利要求中概述的或在说明书中描述为与本发明相关的技术特征的任何组合。
附图示出了：
图1是根据本发明的磁力驱动泵的剖视图。
具体实施方式
图1以一种可能的配置示出了根据本发明的磁力驱动泵10。磁耦合结构包括具有环16的壳体12。壳体12包括用于接收输送的流体的叶轮室14，该流体通过入口44吸入并通过出口46排出。此外，泵10包括罐18，其中罐18和环16包围出耦合室20。环16将耦合室20与叶轮室14分开。罐18由非金属材料构成，因此不会由于涡流而产生热量。泵轴22从叶轮室14通过设置在环16中的中心开口延伸到耦合室20中。叶轮24固定至泵轴22。在轴22的另一端，装备有永磁体的转子50布置在耦合室20中。为了支承泵轴22，泵10具有轴承26，例如，轴承26成具有陶瓷轴承元件的滑动轴承的形式，并由环16支撑。此外，为了润滑的目的，在环16中设置有用于将输送的流体的部分流动从叶轮室14供应到轴承26的管道28。环16包括排放孔30，输送排放孔30最初设置成用于从耦合室20向叶轮室14中排放。排放孔30的面向叶轮室14的开口借助于盘形元件32封闭。因此，根据本发明，耦合室20相对于叶轮室14以流体密封的方式封闭。以这种方式，确保在干运行状态下足够量的用于润滑轴承26的输送的流体在一定时间内保持在耦合室20中。输送的流体从耦合室20到叶轮室14中的再循环经由轴承26进行。输送的流体经由轴承26从耦合室20到叶轮室14中的专属再循环提供了足够量的输送的流体用于在更长的时间内润滑轴承26。盘形元件32借助于螺纹件40固定至环16。因此，输送的流体从耦合室20到叶轮室14中的再循环经由轴承26中的径向轴承间隙进行。径向轴承间隙布置在轴承26的叶轮侧径向轴承的轴承元件之间，这即使在泵处于干运行状态时仍确保了轴承元件之间的润滑。径向轴承间隙限制输送的流体从耦合室20到叶轮室14中的再循环。可以看出，轴承26的叶轮侧径向轴承不包括润滑槽，以便限制输送的流体的再循环。在轴承26的耦合侧径向轴承中，可以辨别出润滑槽，其确保轴承元件之间的充分冲洗。叶轮24包括中空圆筒形部分42，其在泵轴22的轴向方向上延伸并且邻接盘形元件32。输送的流体从轴承26到叶轮室14中的泄漏受到盘形元件32和部分42之间的间隙的限制。设置布置在叶轮室14和管道28的开口36之间的限制元件34。在流体流动载有固体的情况下，限制元件34防止在耦合室中的任何颗粒积聚。限制元件34限制输送的流体通过管道28的通流。限制元件34形成在盘形元件32上并覆盖管道开口36。根据本发明，限制元件34靠在管道开口36上，使得输送的流体可以流入限制元件34和管道开口36之间的区域中。为此，限制元件34在其外圆周上包括凹部38，凹部38布置在元件32的远离叶轮24的一侧上。在限制元件34和环16之间产生间隙48，输送的流体可以通过所述间隙48流入管道28中。限制元件34以这种方式使得颗粒必须抵抗离心力径向向内移动到管道28中，才能进入耦合室20。输送的流体的为了润滑轴承26而从叶轮室14到达耦合室中的至轴承26的部分流动通过限制元件34显著减少，由此在流体流动载有固体的情况下将颗粒引入到罐18中的情况减少。限制元件34以这种方式限制输送的流体通过管道28的流动。磁力驱动泵10的泵轴22形成为不在耦合室20和叶轮室14之间产生流体连接。为此，泵轴22形成为实心体。
附图标记列表
10 磁力驱动泵
12 壳体
14 叶轮室
16 环
18 罐
20 耦合室
22 泵轴
24 叶轮
26 轴承
28 管道
30 排放孔
32 盘形元件
34 限制元件
36 管道开口
38 凹部
40 螺纹件
42 沿纵向方向延伸的叶轮端部区域
44 入口
46 出口
48 间隙
50 转子

Claims (11)

1.一种磁力驱动泵(10)，其包括：
-至少部分地填充有输送的流体的壳体(12)；
-由壳体(12)围出的叶轮室(14)；
-泵轴(22)；
-叶轮(24)，其布置在叶轮室(14)中并布置在泵轴(22)上；
-轴承(26)，其在壳体(12)中支撑泵轴(22)；
-围出耦合室(20)的罐(18)；
-转子(50)，其布置在耦合室(20)中并布置在泵轴(22)上；
-保持在壳体中的环(16)，所述环支撑轴承(26)并将叶轮室(14)与耦合室(20)分开；
-形成在环(16)中的管道(28)，所述管道用于将输送的流体的部分流动从叶轮室(14)输送到轴承(26)，以用于润滑轴承(26)的目的，其中，从轴承(26)排出的输送的流体的至少一部分到达耦合室(20)，
其特征在于，耦合室(20)相对于叶轮室(14)以流体密封的方式封闭，其中，所述耦合室(20)以流体密封的方式封闭，使得输送的流体的从耦合室(20)到叶轮室(14)中的再循环仅经由轴承(26)进行。
2.根据权利要求1所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，所述罐(18)由非金属材料制成。
3.根据权利要求1所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，所述磁力驱动泵具有至少一个限制元件(34)，所述限制元件限制输送的流体通过管道(28)的通流。
4.根据权利要求3所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，所述限制元件(34)部分地覆盖或封闭管道(28)向叶轮室(14)的开口。
5.根据权利要求4所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，所述限制元件(34)形成为盘形并且固定至环(16)，使得限制元件至少部分地覆盖管道(28)的开口。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，固定至环(16)的环形盘(32)形成所述限制元件(34)并同时封闭形成在环(16)上的排放孔(30)，所述排放孔将耦合室(20)连接到叶轮室(14)。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，泵轴(22)不具有叶轮室(14)与耦合室(20)之间的流体连接。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，泵轴(22)形成为实心体。
9.根据权利要求8所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，输送的流体的从耦合室(20)到叶轮室(14)中的再循环经由轴承(26)中的径向轴承间隙进行。
10.根据权利要求9所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，所述径向轴承间隙在轴承(26)中布置在叶轮侧上。
11.根据权利要求1-5、9-10中任一项所述的磁力驱动泵(10)，其特征在于，润滑槽在轴承(26)中布置在耦合侧上。
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