DE10103580A1 - Magnetgekuppelte Drehschieberverdrängerpumpe - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschieberverdrängerpumpe mit magnetischem Antrieb, bei welcher das Gehäuse als Spaltrohr wirkt und dieses von einem äußeren Magnetring umgriffen ist, welcher mit einem inneren Magnetring zusammenwirkt, der gleichzeitig Pumporgan ist.

Description

Die leckagefreie Flüssigkeitsförderung ist heute für eine Vielzahl von Produktions­ anlagen in der Industrie unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes und der Betriebssicherheit oft Voraussetzung für eine Betriebserlaubnis. Aber auch wirt­ schaftliche Gründe, z. B. Leckageverluste von seltenen und teuren Pumpmedien, verlangen den Einsatz geeigneter Techniken. Für solche Anforderungen an die Technik werden Pumpen benötigt, die ebenfalls leckagefrei arbeiten.

Magnetgetriebene Kreiselpumpen haben sich in solchen Anlagen einen festen Platz erobern können.

Die magnetgekuppelte Kreiselpumpe besteht aus einem vorderen Hydraulikteil einerseits, in dem die Pumparbeit geleistet wird, und aus dem hinteren Kupp­ lungsteil andererseits. Im Kupplungsteil sind im sogenannten Spalttopf die mit dem Flügelrad der Kreiselpumpe fest verbundene Welle und der daran ebenfalls fest verbundene innere Magnetring untergebracht. Der darum herum rotierende äußere Magnetring komplettiert diesen hinteren Gehäuseteil der magnet­ gekuppelten Kreiselpumpe.

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, magnet­ getriebene Kreiselpumpen hinsichtlich Baugröße, Wirkungsgrad und Förder­ charakteristik zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer die Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden magnetgekuppelten Pumpe. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

In der EP 0826883 A2 und der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung 200 02 385.3 werden verschiedene Bauformen des Prinzips einer Drehschieber­ verdrängerpumpe beschrieben, die sich gleichfalls mit Magnetkupplungen ausrüsten lassen. Für die magnetische Kupplung am besten geeignet erscheint jene Bauform der deutschen Anmeldung 200 02 385.3, welche zwei rotierende Zylinder und den Drehschieberverdränger als integrierte funktionale Fördereinheit im Pumpengehäuse beschreibt.

Der Drehschieberverdränger ist bei dieser Ausführung am größeren äußeren Drehzylinder innen angelenkt und ist gleichzeitig in einer im Innenzylinder starr und fest integrierten Gleitmanschette verschieblich gelagert.

Anders als bei der Kreiselpumpe erlaubt es diese Drehschieberverdrängerpumpe, den inneren und äußeren Magnetring direkt über und um die Förderkammer der Pumpe zu installieren. Dabei erfüllt der innere Magnetring neben seiner Kupp­ lungsfunktion und der damit verbundenen Funktion der Drehmomentübertragung auf die Pumpe gleichzeitig noch seine Förderfunktion in der integrierten funktio­ nalen Einheit von innerem und äußerem Drehzylinder und Drehschieber­ verdränger. Das führt zu einer sehr kompakten Baugröße neben den mit diesem Pumpenprinzip ohnehin verbundenen vorteilhaften Eigenschaften.

Im Vergleich mit der verhältnismäßig aufwendigen und eher voluminösen Bau­ größe einer magnetgekuppelten Kreiselpumpe ist die Drehschieberverdränger­ pumpe sehr kompakt, kann außerdem schonender fördern, sie lässt sich auch für höherviskose Pumpmedien einsetzen, erreicht bereits einstufig deutlich höhere Drucke bei voraussichtlich deutlich besserem Wirkungsgrad und ermöglicht eine berührungsfreie Rotation der rotierenden Teile untereinander.

Mögliche Bauformen der magnetgekuppelten Drehschieberverdrängerpumpe zei­ gen die Fig. 1-12.

Eine erste Bauform mit den Fig. 1-6 auf den Blättern 1 und 2 wird dargestellt anhand von verschiedenen Seitenansichten (Fig. 1-4) und zwei Quer­ schnitten (Fig. 5 und 6) durch die Pumpe.

Die Pumpe dieser ersten Bauausführung mit Druck- und Saugstutzen (8, 9) auf ein- und derselben Seite des Pumpengehäuses (Fig. 2) in axialer Sicht zur zylind­ rischen Kammer (10) verdeutlicht die kompakte Baugröße für eine optimale Raumausnutzung.

Der äußere topfförmige Magnetring (41) (Fig. 6) ist formschlüssig mit dem Motor (42) (Fig. 1 und 3) verbunden. Der Spalttopf (38) umschließt den Förderraum und die integrierten Funktionsteile (1, 2, 26) der Pumpe (Fig. 5 und 6) und schließt das Pumpmedium hermetisch gegen die Umwelt ab. Die Magnetelemente (39) auf dem inneren (40) und äußeren (41) Magnetring stehen sich in wechselnder Pola­ rität gegenüber und stellen in der gezeigten Ausführung eine synchrone Magnet­ kupplung dar.

Für manche Anwendungen bietet eine Asynchrondrehkupplung Vorteile. Der Auf­ bau dieser Drehschieberverdrängerpumpe gestattet auch die Kombination mit einer solchen Asynchronkupplung, die hier allerdings nicht dargestellt wird.

Eine weitere Bauform der magnetgekuppelten Drehschieberverdrängerpumpe wird in den Fig. 7 bis 12 gezeigt. Hier liegen die Ansaug- (8) und Auslasskanäle (9) in axialer Richtung zur zylindrischen Kammer (10) sich beiderseits des Pumpen­ gehäuses gegenüber (Fig. 8 und 10). Auf dem äußeren Magnetring (41) sitzt ein Zahnkranz (14), über den die Pumpe mittels Zahnradantrieb z. B. eines Elektro­ motors betrieben werden kann.

Zur Vermeidung von Kavitation zwischen Gleitmanschette (11) und Drehschieber­ verdränger (1) erhält der Innendrehzylinder (2) eine Öffnung durch seinen Zylin­ dermantel in das Innere der Gleitmanschette (11).

Ein Profil an der inneren Mantelfläche des zweiten Drehzylinders (26) diametral gegenüber dem Gelenk (29) des Drehschieberverdrängers (1) kann diese Zylindermantelöffnung des Innendrehzylinders (2) zur Vermeidung von Rückstromverlusten bei jeder Umdrehung in einer definierten Drehposition mediendicht schließen und wieder öffnen. Diese Bauteile sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Die zeichnerischen Darstellungen der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 12 im Einzelnen nochmals wie folgt beschrieben:

Fig. 1 bis 4 sind Seitenansichten aus verschiedenen Blickrichtungen auf die mag­ netgekuppelte Drehschieberverdrängerpumpe einer ersten Bauausführung mit Saug- und Druckstutzen 27, 28 auf einer Gehäuseseite.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt und Fig. 6 einen Längsschnitt durch diese Bauform.

Fig. 7 bis 10 sind Seitenansichten aus verschiedenen Blickrichtungen auf die magnetgekuppelte Drehschieberverdrängerpumpe einer weiteren Bauausführung mit sich beiderseits des Pumpengehäuses gegenüberliegenden Saug- und Druck­ stutzen 27, 28.

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt und Fig. 12 einen Längsschnitt durch diese weitere Bauform der Pumpe.

Erzielbare Vorteile

Die im Vergleich mit den magnetgekuppelten Kreiselpumpen erzielbaren Vorteile sind im Wesentlichen: Kompakte Baugröße, höhere Druckleistung, besserer Wir­ kungsgrad, universeller einsetzbar, z. B. auch für höherviskose Pumpmedien.

Bezugszeichenliste

1

Drehschieberverdränger

2

Innendrehzylinder/Innenläufer

5

Innere Mantelfläche der zylindrischen Kammer

6

Seitliche Begrenzungswand/Seitenwand der Kammer

10

8

Ansaugkanal

9

Auslasskanal

10

Zylindrische Kammer

11

Gleitmanschette

14

Zahnrad/Zahnkranz

16

Zylindrische Lagerbohrung

17

Gehäuse

18

Dichtung

19

Drehschieberschaft

26

Außendrehzylinder/Außenläufer

27

Ansaugflansch/Saugstutzen

28

Auslassflansch/Druckstutzen

29

Gelenk

30

Pumpensockel

31

Gelenkbolzen

32

Zylinderflansch

33

Schwenkschließschieber

34

Drehschließschieber

35

Lagerbohrung für Drehschieberverdränger

1

38

Spaltrohr/Spalttopf

39

Magnetelemente

40

Innerer Magnetring

41

Äußerer Magnetring

42

Motor

43

Stützwand

44

Halterung
→ Laufrichtung beweglicher Teile
⇒ Fließrichtung des Pumpmediums

Claims (7)

1. Drehschieberverdrängerpumpe mit einem Gehäuse (17), einer vorzugs­ weise zylindrischen Kammer (10) in dem Gehäuse (17) mit einem ersten Durchmesser, seitlichen Begrenzungswänden (6) der vorzugsweise zylind­ rischen Kammer (10), Ansaug- (8) und Auslasskanälen (9) durch das Ge­ häuse (17) in die vorzugsweise zylindrische Kammer (10) für das zu fördernde Medium, einem an den seitlichen Begrenzungswänden (6) drehbar gelagerten Innendrehzylinder (2) mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner ist als der erste Durchmesser, welcher Innendrehzylinder (2) ein vorzugsweise einseitig offener Zylindermantel ist, der mit einem Abschnitt der vorzugsweise zylindrischen Kammer (10) in dem Gehäuse (17) zwischen den Ansaug- und Auslasskanälen (8, 9) eine Dichtung bildet, mit einer sichelförmigen Arbeitskammer, deren Volumen begrenzt wird von der inneren Mantelfläche eines zweiten Drehzylinders (26), der größer ist als der Innendrehzylinder (2) und der in seinem Umfang und Volumen der Kammer (10) entspricht, wobei die Arbeitskammer ferner begrenzt wird von den Seitenwänden (6) der zylindrischen Kammer (10) sowie der äußeren Mantelfläche des Innendrehzylinders (2) und eine Seite der Arbeitskammer in Rotationsrichtung mit dem Ansaugkanal (8) und die andere Seite der Arbeitskammer mit dem Auslasskanal (9) in Verbindung steht, sowie mit einem Drehschieberverdränger (1), der mit dem zweiten größeren Drehzylinder (26) der Pumpe verbunden ist und den Innendrehzylinder (2) durchgreift und gleichzeitig im Innendrehzylinder (2) in einer darin integrierten Gleitmanschette (11) verschieblich geführt bzw. gelagert wird, wobei das Pumpengehäuse hermetisch abgeschlossen ist und als Spaltrohr oder Spalttopf (38) wirkt mit einem inneren Magnetring (40) und einem äußeren Magnetring (41), wobei der innere Magnetring (40) innerhalb des Spaltrohrs/Spalttopfes (38) rotiert und der äußere Magnetring (41) au­ ßerhalb des Spaltrohrs/Spalttopfes (38) parallel zum inneren Magnetring (40) um das Pumpengehäuse rotieren kann und das Spaltrohr (38) die bei­ den Magnetringe (40, 41) medien- und funktionsgerecht voneinander trennt und die beiden Magnetringe (40, 41) mit jeweils korrespondierenden Mag­ netelementen (39) bestückt sind, die sich in wechselnder Polarität gegen­ überstehen.

2. Drehschieberverdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der zweite Drehzylinder (26) der Drehschieberverdränger­ pumpe mit Magnetelementen (38) bestückt ist, wodurch er auch die Funk­ tion eines inneren Magnetringes (40) erfüllen kann.

3. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Magnetring (41) mit einem Außenzahnkranz (14) versehen ist, über den die Pumpe mittels Zahnradantrieb, z. B. eines Elektromotors, betrieben werden kann.

4. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer topfförmiger Magnetring (41) die berührungsfreie Drehmomentübertragung bewirkt und der topfförmige Magnetring (41) direkt am Motor befestigt ist.

5. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaug- (8) und Auslasskanäle (9) in axialer Richtung zur zylindrischen Kammer (10) der Pumpe auf einer Seite angelegt sind.

6. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Anspruche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaug- (8) und Auslasskanäle (9) in axialer Richtung zur zylindrischen Kammer (10) sich beiderseits des Pumpengehäuses gegenüberliegen.

7. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Kavitation zwischen Gleitmanschette (11) und Drehschieberverdränger (1) der Innendreh­ zylinder (2) eine Öffnung hat durch den Zylindermantel in den Hohlraum der Gleitmanschette (11) derart, dass ein Profil an der inneren Mantelfläche des zweiten Drehzylinders (26) diese Zylindermantelöffnung zur Vermeidung von Rückströmverlusten bei jeder Umdrehung in einer definierten Dreh­ position schließen und wieder öffnen kann.