CN112105822A - 带有滑动环密封件的磁力泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁力泵，具有泵室和带有间隙式罐的驱动区域。为了避免传统的磁力泵的缺点而提出，至少一个滑动环密封件（GLRD，3）布置在泵室（2）和磁性驱动器/支承结构（10、13）之间。

Description

带有滑动环密封件的磁力泵

技术领域

本发明涉及一种磁力泵。传统的泵（不是磁力泵）通常通过滑动环密封件（Gleitringdichtung）（GLRD）密封。GLRD大多不是绝对密封的，因而输送介质尽管仅是少量但仍能进入环境。为了防止这一点，尽可能将GLRD从泵中除去并且用一种带有磁性驱动器的结构替代。因此越来越多地使用带有磁性驱动器的泵（所谓的磁力泵）。

背景技术

在磁力泵中，输送介质与环境密封隔绝，因而泄漏物无法进入环境。磁力泵因此能到处使用在下列介质不应进入环境的地方：

- 有毒的介质

- 气味重的介质

- 危险的介质

- 昂贵的介质

- 与周围环境空气发生反应的介质。

在现有技术中有不同的磁力泵结构，不过它们全都基本上共同具有下列结构特征：

1．所有的功能室（泵室、轴承室和内部的磁体支架室）均相互连接，从而原本仅应当泵送的输送介质额外地润滑滑动轴承并且冷却磁体支架。但在大多数情况下，输送介质不具有或仅具有不充分的润滑特性，所述润滑特性对于滑动轴承的可靠功能而言是必需的，从而达到滑动轴承的高的使用寿命。

2．泵叶轮通过轴与旋转的、经驱动的磁体支架连接。在此，轴在滑动轴承中既沿径向也沿轴向导引。在极为罕见的情况下使用陶瓷的滚动轴承。

3．从泵内一个高压的部位起延伸有钻孔和间隙室，介质通过它们流到滑动轴承和在内部的磁体支架和间隙式罐（Spalttopf）之间的间隙，以便润滑或冷却这些区域。

4．驱动磁体支架处在介质壳体外部。转矩通过间隙式罐的壳体壁部通过磁力传递并且因此用经驱动的磁体支架来驱动泵。

5．驱动磁体支架在外置的滚动轴承中导引（在带有联结器的泵设计中）或在块状构造方式下直接与驱动马达的轴连接。

若使用金属的间隙式罐（基于化学耐受性在此经常涉及哈司特镍合金（Hastelloy）），那么旋转的磁场在这些涡流中进行感应，将机械的驱动功率转化成经常为几千瓦的热功率并且由此一方面降低了泵的效率，另一方面则通过间隙式罐也加热输送介质。在轴承中以及通过流动的介质本身引起的摩擦热，在有陡峭的蒸汽压力曲线的介质中，如丙烷这样的液化气体中，在草率地设计时可能导致所述介质蒸发并且由此引起轴承受损或其它的气蚀受损。因为在间隙式罐中的实际上的流动情况、压力情况和因此温度情况在各种情况下都无法测量，所以对它们进行计算或借助CFD加以模拟，不过其中，必须接受由于经常不够详细公知的表面粗糙度、流动通道尺寸和制造公差引起的高度的不确定性以及在CFD建模中的数字的不可测因素。为了降低蒸发风险并且因此降低泵受损风险，为由陡峭的蒸汽压力曲线的介质另外拟定特殊的间隙式罐结构，所述间隙式罐结构允许将不敏感的封闭介质（Sperrmedium）输送到间隙式罐中或设置冷却。

泵、泵的间隙式罐以及磁性联结器（Magnetkupplung）的结构和设计方案因此要求比传统的泵类型多得多的精密性和专业知识。可以以如下方式强烈减少或完全避免涡流的感应，即，用非导的材料，如诸如二氧化锆这样的陶瓷或者塑料制造间隙式罐，但这些材料通常成本高昂并且并不适用于一些输送介质、运行压力或运行条件（特别是压力冲击）。

此外，小的间隙尺寸在与间隙式罐中的高流体力学作用配合作用下阻止了可能堵塞狭窄的流动通道的载有颗粒的介质的输送。出于同样的理由，通常也不应输送非牛顿的（流变的）流体。在两种情况下，使用封闭介质均可以进行补救，倘若能容忍按份额一起输送封闭介质，也就是说，将封闭介质与原本的输送介质混合。

尽管有缺陷，但磁性联结器泵（Magnetkupplungspumpe）在很多情况下都是无需单独马达（转子管道密闭式马达、Spaltrohrmotor）地输送特别是有毒的、气味重的或昂贵的介质唯一的解决方法，因此这种泵类型的由巨大的结构耗费引起的高昂成本是合理的并且能接受的。

发明内容

基于这个现有技术，本发明的任务在于，显著改进并这样来设计本文开头所述类型的磁力泵，从而避免传统的磁力泵的所有缺点。利用本发明，所提出的任务通过权利要求1的特征部分的特征解决。

通过在泵室和磁性驱动器/支承结构之间根据本发明布置至少一个滑动环密封件，可以使传统的磁力泵的所有上述缺点甚至不出现。

具体实施方式

泵介质通过产品侧的第一滑动环密封件/GLRD 3保持在泵室2中并且因此与支承结构11、8和磁性驱动器10分开。含有固体物质的或高粘度的介质因此无法进入轴支承结构以及进入带有磁性驱动器10的间隙式罐的间隙室19。不会由于载有颗粒的介质而发生堵塞，因为介质无法进入磁性驱动器的狭窄的流动通道并且进入支承结构。

在第一GLRD 3和第二GLRD 6之间有封闭液体室4，该封闭液体室造成了对泵介质的进一步的封闭。与产品兼容的清洁的封闭液体在回路A、B中经由封闭液体容器导引通过集成的泵装置4，在所述封闭液体容器中能单独冷却或加热封闭液体。此外，封闭液体室可以这样用压力加载，从而能设置GLRD 3、6的最优的功能情况。GLRD的无压力的运行同样可能。此外，可以对封闭液体室在压力、温度和泄漏方面进行监控或控制。第二GLRD 6将封闭液体室A、B与轴承室或磁性驱动器室D、E分开。

通过在这个部位处根据本发明置放一个双重GLRD 3、6，可以使驱动轴没有泵介质地在传统的精密轴承中无隙地导引。滚动轴承11、8因此能按规定用轻质油运行。这种油还借助在回路中的集成的泵装置13通过内部的磁性驱动器10和间隙式罐12流到油冷却器并且从那里起再次流回到泵轴承室。

在使用非金属的间隙式罐时，由于磁性驱动器的涡流损失而缺乏加热，所以不需要油回路的冷却装置。对于低温的输送介质而言，也可以取代油润滑地使用脂润滑的精密轴承。填充油的轴承室/磁体支架室同样可以在压力或热力方面得到监控。

通过将泵介质经由滑动环密封件与磁体室或轴承室分开，由此在有陡峭的蒸汽压力曲线的介质中可以不产生蒸发，因而不会出现轴承受损或其它的气蚀受损。因此也不需要特殊的间隙式罐结构。基于根据本发明的磁力泵的结构，可以输送有例如2 mm大小和30%的体积份额的固体物质颗粒的介质。在相应的泵结构中也能输送更大的颗粒。

新的磁力泵的输送压力现在不再取决于间隙式罐的结构或材料（通常最大10bar），而是取决于GLRD的设计（在标准实施方案中为25 bar）。在使用特殊的滑动环密封件时，也可以输送具有显著更高的压力的介质。

来自输送室的压力冲击甚至不会到达间隙式罐，因而不会出现变形（在金属的间隙式罐中）或破裂（在陶瓷的间隙式罐中）。不会出现滑动轴承破裂，因为不存在滑动轴承。

无需外部冲洗或外部的或内部的固体物质过滤器。不会通过磁耦合将热量不期望地输入到输送介质中，特别是在金属的间隙式罐中。也不会由于滑动支承机构和间隙式罐对介质有剪切效应或其它流体力学影响，因为介质没有进入这个区域。

根据本发明的泵也可以输送非牛顿的（流变的）流体。

不会发生泵的干式运行，因为两个滑动环密封件之间的封闭液体室和填充油的轴承室可以自排气地填充。这意味着，即使在泵中不存在输送介质或仅存在少量输送介质，泵也不会干式运行。泵也可以在部分负荷运行中（例如在旁路模式中强烈降低）没有时间限制地运行，而不会热运行。这使得设备中的维修变得灵活和安全。

本发明可以使用在下列机械中并且更确切地说可以使用在离心泵、齿轮泵、旋转活塞泵、螺旋主轴泵、搅拌器、转子管道密闭式马达泵、通风机或排风机/风扇、珠磨机、所有转动的轴必须朝着壳体密封的机械中，例如也使用在压缩机和真空泵中。

可以使用下列双重密封组件：

- 同心的滑动环密封件；

- 串联式滑动环密封件；

- 背靠背滑动环密封件；

- 面对面滑动环密封件；

- 也可以取代双重滑动环密封件地视所要求的安全等级和控制要求而定使用单滑动环密封件。

也能视安全等级和控制要求而定取代双重滑动环密封件地使用多重滑动环密封件，即所谓的特殊滑动环密封件。在此，将三个、四个或更多个GLRD 串联，以便减少可能出现的压力泄漏。GLRD的数量在此取决于有待减少的介质压力的程度和安全要求。

完全没有理由担心在这个部位根据本发明使用单GLRD或双重GLRD时再次出现传统的泵的众所周知的问题。

与传统的泵相反的是，在根据本发明的泵中，第一产品侧的GLRD 3在敞开的产品室中直接置放在泵叶轮2后方，该泵叶轮将介质中可能出现的固体物质通过转动的叶轮2的离心力离开GLRD 3地输送到泵室中。因此，轴支承结构8、11即使在双重GLRD中也能直接在GLRD 6后方极为靠近叶轮地放置。在叶轮2和支承结构8、11之间的极短的间距防止了通过叶轮2由在泵的压力侧建立起的液压反压引起的过大的轴弯曲。这尽可能防止了在GLRD之间的令人不快的径向运动并且因此延长了GLRD的使用寿命。

此外，GLRD在传统的泵中始终相对大气密封输送介质（在单GLRD中）或输送介质和封闭液体。在大多数早期的GLRD故障中，起因在于大气侧的GLRD（特别是在双重GLRD中）的潜在的或绝对的干式运行，例如在封闭液体损失、GLRD的不充分冷却、封闭介质的气化（这实际上等同于干式运行）的情况下。

这一点在根据本发明所使用的GLRD中不会发生。所有GLRD均是湿式运行的，这就是说，实际上不存在大气侧的GLRD。在产品侧的GLRD 3中，在其中一侧是介质并且在另一侧是封闭液体。在第二个GLRD 6中，在其中一侧是封闭液体并且在另一侧是油。干式运行因此实际上被排除了。在这种布置方式中，经过相应构造的GLRD比滚动轴承更为长时间地运行。因此GLRD不再像在传统泵的应用中那样是问题。

通过单独地控制各个功能室带来的显著更长的使用寿命、较高的运行安全性，均通过显著更高的经济性来补偿较高昂的成本耗费。

根据本发明的措施和设计方案并不局限于在附图中示出的实施例。相应的构造上的设计方案由技术人员根据特殊的应用自行决定。

附图标记列表

A 封闭液体室的冷却IN

B 封闭液体室的冷却OUT

D 磁性联结器的冷却/轴承室的润滑IN

E 磁性联结器的冷却/轴承室的润滑OUT

1 螺旋壳体

2 带有泵轴的叶轮

3 GLRD产品室密封件

4 循环装置冷却

5 GLRD壳体

6 GLRD轴承室密封件

7 壳体支承结构

8 轴承

9 外部带有驱动轴的磁体

10 内部的经驱动的磁体支架的磁体

11 轴承

12 间隙式罐

13 循环装置冷却 轴承/磁性驱动器

14 轴承密封件

15 轴承

16 循环装置冷却

17 轴承

18 轴承密封件

19 油室。

Claims (4)

1.磁力泵，具有泵室和带有间隙式罐的驱动区域，其特征在于，至少一个滑动环密封件（GLRD，3）布置在泵室（2）和磁性驱动器/支承结构（10、13）之间。

2.根据权利要求1所述的磁力泵，其特征在于，功能区域、即泵和磁性驱动器通过至少两个GLRD（3、6）分开并且因此实现不同的功能区域的按规定的运行/控制，其中，产生三个不同的、彼此分开的功能室：

a）在螺旋壳体（1）中带有叶轮（2）的泵室；

b）在GLRD（3、6）之间的封闭液体室（4）；

c）轴承室或磁体支架室（10、13）。

3.根据权利要求1或2所述的磁力泵，其特征在于，使用下列双重密封组件：

·同心的滑动环密封件；

·串联式滑动环密封件；

·背对背滑动环密封件；

·面对面滑动环密封件。

4.根据权利要求1、2或3所述的磁力泵，其特征在于，在极高的介质压力下，将多重GLRD串联使用。

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