DE102012001626A1 - Energy-efficient magnetic drive pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplungspumpe, welche einen Innenrotor (2) und einen Außenrotor (3) aufweist, die jeweils Magnetanordnungen (4, 6) mit polwechselseitig angeordneten Magneten (7) tragen, wobei zwischen den Magnetanordnungen (4, 6) ein Spalttopf (8) angeordnet ist der einen Flansch (9) aufweist, welcher Flansch (9) mit einem Gegenflansch an einer Kupplungskomponente, bevorzugt an einem Gehäusedeckel (6) festlegbar ist. Zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten bzw. von magnetischen Verlustleistungen durch Induktion insbesondere bei metallischen Spalttöpfen schlägt die Erfindung vor, axiale Magnetfelder an freien Stirnschmalseiten (11) der Magnetanordnungen (4, 6) einzubinden, in dem an zumindest einer freien Stirnschmalseite (11) ein magnetisches Kurzschlusselement (19) angeordnet ist, welches kreisringförmig ausgeführt ist.The invention relates to a magnetic coupling pump, which has an inner rotor (2) and an outer rotor (3), each of which carries magnet arrangements (4, 6) with magnets (7) arranged on the pole side, wherein a gap pot (8) is arranged between the magnet arrangements (4, 6) ) is arranged, which has a flange (9), which flange (9) with a counter flange on a coupling component, preferably on a housing cover (6) can be fixed. In order to avoid eddy current losses or magnetic power losses by induction, in particular in metallic gap cans, the invention proposes to integrate axial magnetic fields on free front narrow sides (11) of the magnet arrangements (4, 6), in which at least one free narrow end side (11) has a magnetic short-circuit element (19) is arranged, which is designed annular.
Description
Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplungspumpe, welche einen Innenrotor und einen Außenrotor aufweist, die jeweils Magnetanordnungen mit polwechselseitig angeordneten Magneten tragen, wobei zwischen den Magnetanordnungen ein Spalttopf angeordnet ist, der einen Flansch aufweist, welcher Flansch vorzugsweise mit einem Gegenflansch an einer Kupplungskomponente, z. B. an einem Gehäusedeckel festlegbar ist.The invention relates to a magnetic coupling pump, which has an inner rotor and an outer rotor, each carrying magnet assemblies with polwechselseitig arranged magnet, wherein between the magnet assemblies a split pot is arranged, which has a flange, which flange preferably with a counter flange on a coupling component, for. B. can be fixed to a housing cover.
Magnetkupplungspumpen sind allgemein bekannt, und zum Beispiel in der
Spalttöpfe können aus unterschiedlichen Materialien wie z. B. aus Metallen unterschiedlichster Legierungszusammensetzungen, aus Kunststoff oder aus Keramik bestehen. Spalttöpfe aus Metall bewirken nachteiliger Weise Wirbelstromverluste, wobei Kunststoff- bzw. Keramikspalttöpfe nur begrenzt Temperatur- und/oder Druckbeständig sind, was insbesondere bei hohen Mediumtemperaturen und/oder hohen Pumpendrücken nachteilig ist, wobei neuerdings auch Spalttöpfe aus Glas (
Der Spalttopf wird über seinen Flansch mit der Pumpenkomponente bzw. mit der Kupplungskomponente verbunden, beispielsweise verschraubt, und bildet so gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Dichtung (O-Ring) eine abgedichtete Verbindung. Die Pumpenkomponente, aber auch der Gegenflansch besteht dabei aus einem metallischen Werkstoff, wobei der Spalttopf aus den oben beschriebenen Werkstoffen gebildet sein kann.The split pot is connected via its flange with the pump component or with the coupling component, for example screwed, and thus optionally forms a sealed connection with the interposition of a seal (O-ring). The pump component, but also the counter flange consists of a metallic material, wherein the gap pot may be formed from the materials described above.
Wie bereits oben erwähnt, treten bei metallischen Spalttöpfen Wirbelstromverluste auf. Diese Wirbelstromverluste können aber auch an den metallischen Pumpenkomponenten bzw. an dem metallischen Gegenflansch auftreten, auch wenn der Spalttopf selbst nicht aus metallischen Werkstoffen, also z. B. aus Keramik gefertigt ist. Der Wirbelstromverlust, also die magnetische Verlustleistung entsteht durch die Induktion einer elektrischen Spannung, zum Beispiel in dem metallischen Spalttopf durch das rotierende Magnetfeld, wodurch gezielte Teilströme des Mediums zur Kühlung (interne Kühlung) herbeigeführt werden müssen. Eine solche gezielte Kühlung, also das Heranführen von Fördermedium an die erwärmten Komponenten bewirkt aber erkennbar unmittelbar auch eine Reduzierung des Gesamtwirkungsgrades der Magnetkupplungspumpe.As already mentioned above, eddy current losses occur in metallic split pots. These eddy current losses can also occur on the metallic pump components or on the metallic counter flange, even if the containment shell itself is not made of metallic materials, ie, for. B. made of ceramic. The eddy current loss, so the magnetic power loss caused by the induction of an electrical voltage, for example, in the metallic containment shell by the rotating magnetic field, whereby specific partial flows of the medium for cooling (internal cooling) must be brought about. However, such targeted cooling, so the bringing forward of fluid to the heated components causes recognizable directly and also a reduction in the overall efficiency of the magnetic coupling pump.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetkupplungspumpe der Eingangs genannten Art zur Verfügung zustellen, bei welcher mit einfachen Mitteln magnetische Verlustleistungen reduzierbar sind, wobei der Gesamtwirkungsgrad verbesserbar ist.The invention has for its object to provide a magnetic coupling pump of the type mentioned above available, in which by simple means magnetic power losses can be reduced, the overall efficiency can be improved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Magnetkupplungspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.According to the invention the object is achieved by a magnetic coupling pump with the features of claim 1.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be noted that the features listed individually in the claims can be combined with each other in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
Gemäß der Erfindung wird eine Magnetkupplungspumpe vorgeschlagen, welche einen Innenrotor und einen Außenrotor aufweist, die jeweils Magnetanordnungen mit polwechselseitig angeordneten Magneten tragen, wobei zwischen den Magnetanordnungen ein Spalttopf angeordnet ist, der einen Flansch aufweist, welcher Flansch vorzugsweise mit einem Gegenflansch an einer Kupplungskomponente, bevorzugt an einem Gehäusedeckel festlegbar ist. Zielführend ist, dass die jeweiligen Magnetanordnungen an zumindest einer ihrer freien Stirnschmalseiten ein magnetisches Kurzschlusselement aufweisen, welches kreisringförmig ausgeführt ist.According to the invention, a magnetic coupling pump is proposed, which has an inner rotor and an outer rotor, each carrying magnet assemblies with polwechselseitig arranged magnet, wherein between the magnet assemblies a split pot is arranged, which has a flange, which flange preferably with a mating flange on a coupling component, preferred can be fixed to a housing cover. The aim is that the respective magnet arrangements have at least one of their free end narrow sides a magnetic short-circuit element, which is designed annular.
Grundsätzlich bekannt ist, dass die Magnetanordnung des inneren Rotors auf einem Magnetträger angeordnet ist, welcher Magnetträger das zu übertragende Drehmoment von außen nach innen erhöht. Die im Stand der Technik vorhandene axiale Auslenkung des Magnetfeldes wirkt sich aber nicht auf die radiale Leistungsübertragung aus. Vielmehr haben die axialen Magnetfelder direkten Einfluss auf die Wirbelstromerzeugung und somit auf die magnetische Verlustleistung. Bei der Erfindung dagegen wird die axiale Auslenkung des Magnetfeldes mit dem kreisringartigen Kurzschlusselement unterbunden, wobei die axiale Magnetstrahlung durch den axialen Rückschluss (Kurzschluss) eingebunden wird. Das erfindungsgemäße Kurzschlusselement hat keinen Einfluss auf den Drehmomentverlauf. It is basically known that the magnet arrangement of the inner rotor is arranged on a magnet carrier, which magnet carrier increases the torque to be transmitted from outside to inside. The existing in the prior art axial deflection of the magnetic field but does not affect the radial power transmission. Rather, the axial magnetic fields have a direct influence on the eddy current generation and thus on the magnetic power loss. In the invention, however, the axial deflection of the magnetic field with the annular short-circuit element is suppressed, wherein the axial magnetic radiation by the axial inference (short circuit) is involved. The short-circuit element according to the invention has no influence on the torque curve.
So kann der Wirkungsgrad der Magnetkupplung, also auch der Gesamtwirkungsgrad der Magnetkupplungspumpe erhöht werden. Die internen oder auch externen Teilströme, welche ursprünglich zur Kühlung des Spalttopfes, welcher durch die Induktion, also durch den Wärmeeintrag erheblich aufgewärmt wurde, herangezogen wurden, können deutlich reduziert werden, was zu einer erheblichen Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades führt. Auch kann mit der Erfindung die minimale Fördermenge der Magnetkupplungspumpe reduziert werden, da sich der gesamte Wärmeeintrag durch die reduzierte magnetische Verlustleistung reduziert, und so eine unzulässige Temperaturerhöhung verhindert wird. Ist der Spalttopf nicht aus metallischem Werkstoff gebildet, werden Wirbelstromverluste, also eine Temperaturerhöhung metallischer Komponenten im ursprünglich magnetischen Feld ebenfalls durch die Einbindung mit dem erfindungsgemäßen magnetischen Kurzschlusselement vermieden, so dass z. B. auch bei Spalttöpfen aus Keramik oder aus anderen Werkstoffen durchaus Teilkühlströme reduziert, und somit der Gesamtwirkungsgrad erhöht werden kann.Thus, the efficiency of the magnetic coupling, so also the overall efficiency of the magnetic coupling pump can be increased. The internal or external partial flows, which were originally used for cooling the containment shell, which was considerably warmed up by the induction, ie by the heat input, can be significantly reduced, which leads to a considerable improvement in the overall efficiency. Also, with the invention, the minimum flow rate of the magnetic coupling pump can be reduced, since the entire heat input is reduced by the reduced magnetic power loss, and thus an unacceptable increase in temperature is prevented. If the containment shell is not formed from metallic material, eddy current losses, ie an increase in the temperature of metallic components in the originally magnetic field, are likewise avoided by the integration with the magnetic short-circuit element according to the invention, so that, for example, FIG. As well as in split pans made of ceramic or other materials quite partial cooling flows reduced, and thus the overall efficiency can be increased.
Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn das magnetische Kurzschlusselement in Umfangsrichtung gesehen vollumfänglich durchgehend bzw. nicht unterbrochen, also einteilig bzw. einstückig ausgeführt ist.Favorable in the context of the invention is when the magnetic short-circuit element seen in the circumferential direction is fully continuous or not interrupted, so it is made in one piece or in one piece.
Möglich ist aber auch eine in Umfangsrichtung gesehen unterbrochene Ausgestaltung, so dass das magnetische Kurzschlusselement aus einer Vielzahl, also zum Beispiel aus zwei oder mehr Kreisringsegmentabschnitten zu dem Kreisring zusammengesetzt sein kann.However, it is also possible an embodiment interrupted in the circumferential direction, so that the magnetic short-circuit element can be composed of a plurality, that is, for example, two or more circular segment segments to the annulus.
Die Magnetanordnungen weisen jeweils zwei freie Stirnschmalseiten auf, wobei eine als innere und die andere als äußere Stirnschmalseite bezeichnet werden kann. Ebenso weist jede Magnetordnung eine innere und äußere Stirnbreitseite auf.The magnet arrangements each have two free end narrow sides, one of which may be referred to as inner and the other as the outer end narrow side. Likewise, each magnetic order has an inner and outer Stirnbreitseite.
Der Begriff „innere” Stirnschmalseite bezieht sich dabei auf die in Axialrichtung gesehen näher zum Spalttopfboden angeordnete Stirnschmalseite, wobei die „äußere” Stirnschmalseite also weiter von dem Spalttopfboden entfernt ist als die innere Stirnschmalseite. Die jeweils inneren Stirnschmalseiten sind so zum Flansch des Spalttopfes orientiert, wobei die äußeren Stirnschmalseiten zum Spalttopfboden orientiert sind. Der Begriff „innere” Stirnbreitseite dagegen bezieht sich auf deren radiale Lage, wobei die innere Stirnbreitseite in Radialrichtung gesehen näher an einer Mittelachse der Magnetkupplungspumpe angeordnet ist als die äußere Stirnbreitseite der betreffenden Magnetanordnung. Die innere Stirnbreitseite der Magnetanordnung des Außenrotors ist so zur äußeren Stirnbreitseite der Magnetanordnung des Innenrotors orientiert.The term "inner" front narrow side refers to the axially narrower arranged closer to the gap pot bottom end narrow side, so that the "outer" narrow end side is further away from the split pot bottom than the inner narrow end. The respective inner end narrow sides are oriented to the flange of the can, the outer end narrow sides are oriented to the split pot bottom. The term "inner" Stirnbreitseite, however, refers to its radial position, wherein the inner Stirnbreitseite seen in the radial direction closer to a center axis of the magnetic coupling pump is arranged as the outer Stirnbreitseite of the respective magnet assembly. The inner Stirnbreitseite the magnet assembly of the outer rotor is so oriented to the outer Stirnbreitseite the magnet assembly of the inner rotor.
Zweckmäßig ist, wenn jede der freien Stirnschmalseiten der jeweiligen Magnetanordnung jeweils ein magnetisches Kurzschlusselement aufweist. So ist jede Magnetanordnung jeweils stirnschmalseitig von jeweils einem magnetischen Kurzschlusselement umgeben, so dass die ursprünglich axialen Magnetfeldlinien jeweils eingebunden sind. In Bevorzugter Ausgestaltung sind demnach vier magnetische Kurzschlusselemente vorgesehen, wobei jede Magnetanordnung zwei magnetische Kurzschlusselemente aufweist. Selbstverständlich kann die jeweilige Magnetanordnung nicht nur in Umfangsrichtung gesehen, sondern auch in Axialrichtung gesehen mehrere Magnete aufweisen, welche mit ihren Stirnschmalseiten aneinander liegen. Insofern ist das jeweilige magnetische Kurzschlusselement tatsächlich nur an der freien Stirnschmalseite angeordnet, also an der Stirnschmalseite, an welcher kein benachbarter Magnet vorhanden ist.It is expedient if each of the free end narrow sides of the respective magnet arrangement has in each case a magnetic short-circuit element. Thus, each magnet arrangement is each surrounded on the narrow end by each of a magnetic short-circuit element, so that the original axial magnetic field lines are respectively involved. Accordingly, four magnetic short-circuit elements are provided in a preferred embodiment, each magnet arrangement having two magnetic short-circuit elements. Of course, the respective magnet arrangement not only seen in the circumferential direction, but also seen in the axial direction have a plurality of magnets which lie with their narrow end sides together. In this respect, the respective magnetic short-circuit element is actually only arranged on the free narrow side of the narrow end, that is, on the narrow side of the front, where no adjacent magnet is present.
Der Innenrotor weist eine Aufnahme auf, in welcher die Magnetanordnung auf dem Magnetträger angeordnet ist. Der Magnetträger kann in die Aufnahme eingeschrumpft sein und mittels einer Passfeder gegen Verdrehung gesichert sein. Die Aufnahme ist so ausgeführt, dass das magnetische Kurzschlusselement zwischen der freien, innere Stirnschmalseite der Magnetanordnung und einem Fortsatz des Innenrotors angeordnet ist. Außenseitig ist der Magnetanordnung ein Dichtelement bzw. Deckel zugeordnet, wobei das magnetische Kurzschlusselement zwischen der der äußeren Stirnschmalseite der Magnetanordnung und dem Dichtelement bzw. Deckel angeordnet ist. Das Dichtelement kann als separates Element oder auch als Fortsatz des Innenrotors ausgeführt sein. So ist die Magnetanordnung des Innenrotors, welcher zweckdienlich aus einem Edelstahl gebildet ist, trotz des inneren Fortsatzes und des äußeren Dichtelementes, welches aus einem artgleichen oder gar demselben Edelstahl gebildet sein kann wie der Innenrotor, stirnschmalseitig mit dem jeweiligen magnetischen Kurzschlusselement versehen, so dass die ursprünglich axialen Magnetfeldlinien eingebunden sind.The inner rotor has a receptacle in which the magnet arrangement is arranged on the magnet carrier. The magnetic carrier can be shrunk into the receptacle and secured by means of a feather key against rotation. The receptacle is designed so that the magnetic short-circuit element between the free, inner end narrow side of the magnet assembly and an extension of the inner rotor is arranged. On the outside, the magnet arrangement is assigned a sealing element or cover, wherein the magnetic short-circuit element is arranged between the outer end narrow side of the magnet arrangement and the sealing element or cover. The sealing element can be designed as a separate element or as an extension of the inner rotor. Thus, the magnet arrangement of the inner rotor, which is expediently formed of a stainless steel, despite the inner extension and the outer sealing element, which consists of a similar or even the same stainless steel may be formed as the inner rotor, the narrow end provided with the respective magnetic short-circuit element, so that the originally axial magnetic field lines are involved.
An dem Außenrotor, welcher wie der Innenrotor aus einem Edelstahl bestehen kann, ist an der äußeren Stirnschmalseite ein Anstoßschutz vorgesehen, wobei das magnetische Kurzschlusselement in zweckmäßiger Ausgestaltung zwischen dem Anstoßschutz und der freien, äußeren Stirnschmalseite der Magnetanordnung angeordnet ist. Zweckmäßig ist auch, wenn an der freien, inneren Stirnschmalseite der Magnetanordnung des Außenrotors ein magnetisches Kurzschlusselement angeordnet ist. Denkbar ist auch, den äußeren Anstoßschutz als magnetisches Kurzschlusselement auszuführen. Dazu müsste lediglich ein vorhandener Luftspalt zwischen dem Anstoßschutz und der freien, äußeren Stirnschmalseite der Magnetanordnung z. B. mit einer Folie gefüllt werden, wobei der Anstoßschutz vorzugsweise aus einem Werkstoff hergestellt ist, aus dem auch das magnetische Kurzschlusselement hergestellt ist.On the outer rotor, which may consist of a stainless steel as the inner rotor, an impact protection is provided on the outer end narrow side, the magnetic short-circuit element is arranged in an expedient embodiment between the Abstoßschutz and the free outer end narrow side of the magnet assembly. It is also expedient if a magnetic short-circuit element is arranged on the free, inner narrow end of the magnet arrangement of the outer rotor. It is also conceivable to carry out the outer impact protection as a magnetic short-circuit element. This would only have an existing air gap between the impact protection and the free outer end narrow side of the magnet assembly z. B. are filled with a film, wherein the impact protection is preferably made of a material from which the magnetic short-circuit element is made.
Zweckmäßig ist, wenn das magnetische Kurzschlusselement der freien Stirnschmalseiten der Magnetanordnung in Radialrichtung gesehen an die radiale Gesamterstreckung des Magnetträgers und der Magneten angepasst ist, wobei das magnetische Kurzschlusselement bündig zumindest mit der äußeren Stirnbreitseite der Magnetanordnung des Innenrotors abschließt und an dem Boden der Aufnahme anliegt, wobei das magnetische Kurzschlusselement der Magnetanordnung des Außenrotors an die Radialerstreckung der Magnete angepasst ist, und bündig mit deren inneren Stirnbreitseite abschließt. Natürlich kann das magnetische Kurschlusselement der betreffenden Stirnschmalseite der Magnetanordnung des Innenrotors auch nur die radiale Erstreckung der Magneten aufweisen, gleichwohl aber bündig mit der äußeren Stirnbreitseite abschließen. Das magnetische Kurzschlusselement könnte bei einer solchen Ausgestaltung auf dem Magnetträger aufstehen, welcher in axialer Richtung gesehen einen entsprechenden Ansatz aufweisen kann, wobei der Ansatz in Axialrichtung gesehen die Magnetanordnung nach Innen und/oder nach Außen überragen kann. Zielführend ist, wenn die jeweiligen freien Stirnschmalseiten der Magnetanordnungen vollständig von dem magnetischen Kurzschlusselement bedeckt sind. Der Fortsatz der Aufnahme und der Deckel bzw. das Dichtelement liegen bevorzugt an dem betreffenden magnetischen Kurzschlusselement an, wobei zur jeweiligen Verbindung bevorzugt eine Klebverbindung vorgesehen werden kann. Bevorzugter weise schließen auch der Fortsatz und der Deckel in Radialrichtung gesehen bündig mit der äußeren Stirnbreitseite der Magnetanordnung des Innenrotors ab.It is expedient if the magnetic shorting element of the free end narrow sides of the magnet arrangement is adapted in the radial direction to the radial total extent of the magnet carrier and the magnet, wherein the magnetic shorting element is flush at least with the outer Stirnbreitseite the magnet arrangement of the inner rotor and abuts the bottom of the receptacle, wherein the magnetic shorting element of the magnet assembly of the outer rotor is adapted to the radial extent of the magnets, and flush with its inner Stirnbreitseite. Of course, the magnetic short-circuit element of the relevant narrow end of the magnet arrangement of the inner rotor may also have only the radial extension of the magnet, but nevertheless terminate flush with the outer end broadside. The magnetic short-circuit element could stand up in such an embodiment on the magnetic carrier, which seen in the axial direction may have a corresponding approach, wherein the approach seen in the axial direction, the magnet assembly can project beyond the inside and / or outside. It is expedient if the respective free narrow end sides of the magnet arrangements are completely covered by the magnetic short-circuit element. The extension of the receptacle and the lid or the sealing element are preferably applied to the respective magnetic short-circuit element, wherein for the respective compound preferably an adhesive bond can be provided. In a preferred manner, the extension and the cover are also flush in the radial direction, flush with the outer front broad side of the magnet arrangement of the inner rotor.
In zielführender Ausgestaltung ist das zumindest eine bzw. das jeweilige magnetische Kurzschlusselement aus einem Weicheisen hergestellt. Ein Weicheisen kann z. B. ein Werkstoff mit der Werkstoffnummer 1.0037 (St37.2) sein, was natürlich nicht auf diesen Werkstoff beschränkend wirken soll. Grundsätzlich kann jeder weichmagnetischer Werkstoff, aber auch Nickelbasiswerkstoffe, auch das hochpermeable Mumetall® für das magnetische Kurzschlusselement verwendet werden.In an expedient embodiment, the at least one or the respective magnetic short-circuit element is made of a soft iron. A soft iron can z. B. a material with the material number 1.0037 (St37.2), which of course is not intended to be limiting on this material. In principle, any soft magnetic material, but also nickel-based materials, including the highly permeable mu-metal ® be used for the magnetic short-circuit member.
In günstiger Ausführung ist das zumindest eine magnetische Kurzschlusselement mit der jeweiligen freien Stirnschmalseite verklebt, wobei natürlich auch andere Verbindungsarten denkbar sind. Zudem kann eine klebende Verbindung des bzw. der magnetischen Kurzschlusselemente zu anliegenden Komponenten wie z. B. zu dem Fortsatz, zu dem Deckel, zu dem Magnetträger und/oder zu dem Anstoßschutz vorgesehen sein.In a favorable embodiment, the at least one magnetic short-circuit element is adhesively bonded to the respective free narrow side of the narrow end, whereby of course other types of connection are also conceivable. In addition, an adhesive connection of the or the magnetic short-circuit elements to adjacent components such. B. to the extension, to the cover, may be provided to the magnetic carrier and / or to the impact protection.
Magnetkupplungspumpen nach dem Stand der Technik weisen erhebliche Wirbelstromverluste, also magnetische Leistungsverluste auf, welche im Stand der Technik mit der Verwendung keramischer Spalttöpfe anstelle metallischer Spalttöpfe reduziert wurden. Mit der Erfindung ist es nun überraschender Weise gelungen, die Wirbelstromverluste trotz Verwendung eines metallischen Spalttopfes zu reduzieren, und somit den Gesamtwirkungsgrad der Magnetkupplungspumpe zu erhöhen, wobei dies insbesondere zu einer Reduzierung der ursprünglichen Teilströmungen zur Kühlung, auch des metallischen Spalttopfes bzw. metallischer Verbindungselemente des Spalttopfes zum Gehäuse führt. Aufgrund der reduzierten Teilströmungen zur Kühlung erhöht sich der Gesamtwirkungsgrad der Magnetkupplungspumpe.Magnetic coupling pumps according to the prior art have significant eddy current losses, ie magnetic power losses, which have been reduced in the prior art with the use of ceramic split pots instead of metallic split pots. With the invention, it is now surprisingly possible to reduce the eddy current losses despite the use of a metallic containment shell, and thus to increase the overall efficiency of the magnetic coupling pump, this in particular to a reduction of the original partial flows for cooling, and the metallic containment shell or metallic fasteners of the Slit pot leads to the housing. Due to the reduced partial flows for cooling, the overall efficiency of the magnetic coupling pump increases.
Üblicherweise sind Bemühungen zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades auch in der Reduzierung von gewichtsbelastenden Bauteilen zu sehen. Bei der Erfindung wird nun aber zunächst nachteiliger Weise ein sich keinesfalls auf die Drehmomentübertragung auswirkendes zusätzliches Bauteil montiert. Dieses zusätzliche Bauteil, also das erfindungsgemäße, magnetische Kurzschlusselement wiegt aber den Nachteil der Gewichtserhöhung, nicht nur durch das Bauteil selbst, sondern auch durch eventuelle Anpassungen des jeweiligen Rotors in seinen Dimensionen, und auch der zusätzlichen Montagebelastung auf, indem der Gesamtwirkungsgrad der Magnetkupplungspumpe erheblich erhöht wird. Hinzuweisen ist auch darauf, dass der Gesamtwirkungsgrad der Magnetkupplungspumpe mit z. B. keramischen Spalttöpfen erhöht werden kann, da die Spalttöpfe an metallischen Komponenten befestigt werden, welche aufgrund des eingebundenen Magnetfeldes in der Temperaturerhöhung bzw. im Wärmeeintrag reduziert sind, was ebenfalls einer reduzierten Teilströmung zur Kühlung bewirkt.Usually efforts to increase the overall efficiency are also seen in the reduction of weight-bearing components. In the present invention, however, a disadvantageous way of assembling an additional component which in no way affects the torque transmission is initially mounted. However, this additional component, ie, the magnetic short-circuit element according to the invention, weighs the disadvantage of increasing the weight, not only by the component itself, but also by possible adjustments of the respective rotor in its dimensions, and also the additional assembly load by significantly increasing the overall efficiency of the magnetic coupling pump becomes. It should also be pointed out that the overall efficiency of the magnetic drive pump with z. B. ceramic containment pots can be increased because the gap pots are attached to metallic components, which due to the integrated magnetic field in the temperature increase or in the Heat input are reduced, which also causes a reduced partial flow for cooling.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals, which is why these are usually described only once.
Magnetkupplungspumpen sind an sich bekannt, weswegen nicht weiter darauf eingegangen wird. Wie in
Mit der jeweiligen Stirnbreitseite
Die Magnete des Innenrotors
Mit der jeweils freien Stirnbreitseite
Mit ihren Stirnschmalseiten
Der Magnetträger
Die Magneten
Wie in
Hier setzt die Erfindung an, indem an zumindest einer der freien Stirnschmalseiten
Mit der Erfindung werden so die axialen Magnetfelder (
Wie in
Die Aufnahme
Die magnetischen Kurzschlusselemente
Die polwechselseitige Anordnung der Magnete
Die Magnetanordnung
Wie dem Ausführungsbeispiel zu
Das bzw. die magnetischen Kurzschlusselemente
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erhöht sich der Wirkungsgrad der Magnetkupplung ebenso wie der Gesamtwirkungsgrad der Magnetpumpe. Die internen, aber auch die externen Teilströme zur Kühlung des Spalttopfes, welcher durch die Induktion, also durch die Wirbelstromverluste insbesondere der axialen Magnetfelder in seiner Temperatur teilweise sehr kritisch erhöht war, können deutlich reduziert werden, da der Spalttopf, auch wenn ein metallischer Spalttopf montiert ist, deutlich weniger erwärmt wird. Reduzierte Teilströme zur Kühlung bewirken unmittelbar einen verbesserten Gesamtwirkungsgrad. Zudem kann die minimale Fördermenge der Pumpe reduziert werden, da sich der gesamte Wärmeeintrag durch die magnetische Verlustleistung reduziert, so dass eine unzulässige Temperaturerhöhung verhindert wird.With the measures according to the invention, the efficiency of the magnetic coupling as well as the overall efficiency of the magnetic pump increases. The internal, but also the external partial flows for cooling the can, which was partially very critically increased by the induction, so by the eddy current losses, in particular the axial magnetic fields in its temperature can be significantly reduced, since the containment shell, even if mounted a metallic containment shell is, much less heated. Reduced partial flows for cooling directly cause an improved overall efficiency. In addition, the minimum flow rate of the pump can be reduced because the total heat input is reduced by the magnetic power loss, so that an unacceptable increase in temperature is prevented.
Besteht der Spalttopf nicht aus Metall, sondern aus einer Keramik, einem Kunststoff oder gar einem Glas, sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen mit dem magnetischen Kurzschlusselement
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass energieeffiziente Magnetkupplungspumpen überwiegend mit keramischen Spalttöpfen hergestellt werden, da die keramischen Spalttöpfe die Induktion und somit die Wirbelstromverluste aufgrund ihres hohen elektrischen Widerstandes stark verringern oder gar gänzlich vermeiden, wobei allerdings die axialen Magnetfelder bisher nicht betrachtet wurden, da diese einflussfrei auf die Übertragungskraft sind. Gleichwohl weisen keramische Spalttöpfe bzw. Kunststoffspalttöpfe trotz der materialbedingten Vorteile auch materialbedingte Nachteile auf, da diese bezüglich des Temperatureinsatzes und der Festigkeitsgrenzen (Druckauslegung) limitiert sind. Metallische Spalttöpfe dagegen erfüllen die Anforderungen hoher Drücke und hoher Temperatur hervorragend. Insofern eignet sich die Erfindung besonders bei Magnetkupplungspumpen mit metallischen Spalttöpfen. Mit steigendem Gesamtwirkungsgrad kann insbesondere bei Verwendung von metallischen Spalttöpfen eine höhere Leistungsabgabe als bisher möglich erreicht werden.The invention is based on the finding that energy-efficient magnetic coupling pumps are predominantly made with ceramic split pots, since the ceramic split pots greatly reduce or even completely avoid the induction and thus the eddy current losses due to their high electrical resistance, although the axial magnetic fields have not hitherto been considered these are not influential on the transference force. Nevertheless, ceramic gap pots or plastic gap pots, in spite of the material-related advantages, also have material-related disadvantages, since these are limited with respect to the temperature application and the strength limits (pressure design). On the other hand, metallic cans meet the requirements of high pressures and high temperatures perfectly. In this respect, the invention is particularly suitable for magnetic coupling pumps with metallic split pots. With increasing overall efficiency, a higher power output than previously possible can be achieved, in particular when using metallic split pots.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- MagnetkupplungspumpeMagnetic drive pump
- 22
- Innenrotorinner rotor
- 33
- Außenrotorouter rotor
- 44
- Magnetanordnung innenMagnet arrangement inside
- 55
- 66
- Magnetanordnung außenMagnet arrangement outside
- 77
- Magnetmagnet
- 88th
- Spalttopfcontainment shell
- 99
-
Flansch von
8 Flange of8th - 1010
- SpalttopfbodenContainment shell bottom
- 1111
- StirnschmalseitenForehead narrow sides
- 1212
- StirnbreitseitenEnd broadsides
- 1313
-
Aufnahme in
2 Recording in2 - 1414
- Magnetträgermagnet carrier
- 1515
- 1616
- Fortsatzextension
- 1717
- Dichtelement/DeckelSeal / lid
- 1818
- Magnetfeldlinienmagnetic field lines
- 1919
- Magentisches KurzschlusselementMagnetic short-circuit element
- 2020
- 2121
- Spaltgap
- 2222
- Abschlusselementtermination element
- 2323
- Anstoßschutzimpact protection
- 2424
- Spaltgap
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009022916 A1 [0002, 0003] DE 102009022916 A1 [0002, 0003]
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- 2012-12-12 WO PCT/DE2012/001192 patent/WO2013113300A2/en active Application Filing
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