DE102022001932A1

DE102022001932A1 - Gedämpfter Volumenkörper

Info

Publication number: DE102022001932A1
Application number: DE102022001932.9A
Authority: DE
Inventors: Franz BOSBACH; Boris JANJIC
Original assignee: KSB SE and Co KGaA
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2022-06-03
Publication date: 2023-12-14
Also published as: WO2023232689A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10) zum Trennen zweier Medien mit einer inneren Wandung (50) und einer äußeren Wandung (51). Zwischen der inneren und äußeren Wandung (50, 51) wird mindestens ein Raum (52) gebildet. In dem Raum (52) ist ein Material (53) integriert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Trennen zweier Medien mit einer inneren und einer äußeren Wandung, wobei zwischen der inneren und äußeren Wandung mindestens ein Raum gebildet wird.
Die Anordnung dient zum Trennen zweier Medien, beispielsweise unterschiedlicher Fluide, beim Einsatz in Kreiselpumpen und/oder in Armaturen.
Kreiselpumpen beruhen auf dem Wirkprinzip der Energieübertragung an ein Fluid, durch Dralländerung infolge eines Drehmoments, das von einem gleichförmig rotierenden Laufrad auf das durch dieses strömende Fluid ausgelöst wird. Kreiselpumpen verfügen über ein meist spiralförmiges Gehäuse, in dem ein schaufelbestücktes Laufrad mit hoher Drehzahl rotiert.
Eine Magnetkupplungspumpe verfügt über eine solche Anordnung zum Trennen zweier Medien und ist eine wellendichtungslose Kreiselpumpe, bei der das Wellendrehmoment des Antriebs mit einer Dauermagnetkupplung durch magnetische Kräfte übertragen wird. Die Magnetkupplung besteht aus einem starr mit der Motorwelle verbundenen Au-ßenrotor und einem mit der Pumpenwelle verbundenen Innenrotor. Beide Rotoren sind mit Permanentmagneten bestückt, so dass sich ungleichnamige Pole gegenüberstehen. Wird der Außenrotor angetrieben, läuft der Innenrotor synchron mit und rotiert somit das Laufrad der Pumpe. Durch den Einbau einer Anordnung zum Trennen im Spalt zwischen Außen- und Innenrotor, dem sogenannten Spalttopf, wird eine vollständige Abdichtung erreicht.
Durch den Einsatz eines Spalttopfes zwischen dem Primär- und dem Sekundärteil wird zwischen diesen Bauteilen eine Abdichtung erreicht, so dass beispielsweise Flüssigkeiten oder auch Gase nicht von der Sekundärseite in Richtung Primärseite gelangen können. Dies ist insbesondere dann entscheidend, wenn die Magnetkupplung zum Beispiel in einer Pumpe verwendet wird. In diesem Fall ist das Laufrad der Pumpe zusammen mit dem Sekundärteil der Magnetkupplung auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, während das Primärteil mit einer Motorwelle verbunden ist. Je nach Fördermedium der Pumpe ist es dann zu vermeiden, dass dieses durch den Spalttopf in Richtung Primärteil bzw. in Richtung des Motors gelangt.
Durch Störungen oder Fehlfunktionen ist es einerseits möglich, dass das Primärteil und/oder das Sekundärteil den Spalttopf direkt beschädigt, andererseits kann es zu Schädigungen am Spalttopf direkt durch magnetische oder nichtmagnetische Feststoffe des Fördermediums kommen. Diese Beschädigungen sind allerdings nur schwer im laufenden Betrieb zu detektieren. Aus diesem Grunde haben sich in der Praxis doppelwandige Spalttöpfe bewährt, wobei zwischen den Wänden ein Spalt angeordnet ist, der mit Hilfe von Überwachungssensoren kontinuierlich überwacht und somit eine Beschädigung des Spalttopfes detektiert werden kann.
Die WO 2020/212250 A1 offenbart einen Spalttopf für eine Magnetkupplung mit einem zylinderförmigen Mantelbereich und einen an einem ersten Ende des Mantelbereiches anschließenden Bodenbereich, wobei zumindest der Mantelbereich eine Innenwandung und eine die Innenwandung umschließende Außenwandung aufweist, wobei die Innenwandung und die Außenwandung in Radialrichtung über einen Spalt voneinander beabstandet sind. Erfindungsgemäß ist die Innenwandung über mehrere Stege integral mit der Außenwandung verbunden. Erfindungsgemäß lässt sich die Leckage des Spalttopfes, durch Überwachung des Innenspaltes mittels eines Kontrollmediums, ermitteln.
Eine Armatur bezeichnet ein Bauteil zum Verändern und Steuern von Stoffströmen, das insbesondere an Rohrleitungen und Behältern für Fluide verwendet wird.
Als Faltenbalg wird ein elastischer, sich „ziehharmonikaartig“ zusammenfaltender Schlauch bezeichnet, der zum Schutz über sich mechanisch ineinanderschiebende Maschinenteile angebracht wird, um sie vor Fremdeinflüssen, insbesondere Verschmutzung, zu schützen und gegenüber der Umgebung abzudichten.
Bei Ventilen für die Verwendung in der chemischen Industrie werden Faltenbälge zum hermetisch dichten Abdichten von bewegten Ventilbauteilen gegenüber stationären Bauteilen verwendet.
Es ist bereits bekannt, Anordnungen zum Trennen zweier Medien mit einem additiven Fertigungsverfahren zu fertigen. Bei additiven Fertigungsverfahren wird durch Zufügen von Material ein Bauteil erzeugt. Eine Besonderheit der generativen Fertigungsverfahren ist, dass der Fertigungsprozess werkzeuglos und ohne Formen direkt auf Grundlage von 3D-CAD-Daten erfolgt. Dies erhöht gegenüber den herkömmlichen Fertigungsverfahren die Flexibilität in der Fertigung. Zudem können besonders filigrane und auch komplexe Bauteile erzeugt werden.
Nachteilig ist jedoch bei Bauteilen, die additiv gefertigt sind, dass sie eine deutlich geringe Dämpfung und eine deutlich geringere Wärmeleitung gegenüber Bauteilen, die durch konventionelle Fertigungsverfahren erzeugt wurden, aufweisen.
Zudem wird durch eine neue europäische Sicherheitsrichtlinie die zusätzliche Absicherung sicherheitsrelevanter Bauteile gefordert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Trennen zweier Medien bereitzustellen, die sich durch eine verbesserte Dämpfung und eine verbesserte Wärmeleitung auszeichnet. Darüber hinaus sollte die Anordnung zum Trennen zweier Medien aktuellen Sicherheitsanforderungen gerecht werden. Weiterhin soll sich die Anordnung durch eine kompakte Bauform auszeichnen. Die Anordnung sollte einfach und kostengünstig realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung zum Trennen zweier Medien gelöst. Bevorzugte Varianten sind den nebengeordneten Hauptansprüchen, den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist in dem Raum ein Material integriert.
Ein Raum ist bestimmt durch die drei zueinander orthogonalen Dimensionen Länge, Breite und Höhe. Er begrenzt durch seine Wandungen einen räumlichen Inhalt und bildet somit einen geometrischen Körper.
Mindestens ein Raum der Anordnung wird zwischen der inneren und äußeren Wandung gebildet. In der einfachsten Ausgestaltung der Erfindung existiert nur ein Raum zwischen den Wandungen der Anordnung. Dieser Raum kann sich flächig komplett zwischen den Wandungen erstrecken oder auch nur in einem kleinen Bereich der Wandungen eine Erstreckung aufweisen.
Alternativ können zwischen den Wandungen der Anordnungen auch zwei und/oder mehrere und/oder eine Vielzahl von Räumen gebildet sein, die sich nebeneinander und/oder parallel erstrecken. Diese Räume können Verbindungen aufweisen oder frei von Verbindungen gestaltet sein. Solche Verbindungen können vorzugsweise in Form eines Durchgangs ausgebildet sein.
Als Material im engeren Sinne von Werkstoffen bezeichnet man Stoffe im festen Aggregatzustand, aus denen Bauteile und Konstruktionen hergestellt werden können.
Das Material kann bevorzugt kornförmig oder pulverförmig oder granuliert oder partikelförmig ausgebildet sein.
Idealerweise ist das Material als ein rieselfähiges Material ausgebildet. Dazu kann das Material als rieselfähiges Schüttgut oder Feingut ausgeführt sein.
Die Rieselfähigkeit bezeichnet die Fähigkeit von Schüttgütern oder von Feingütern unter definierten Bedingungen vertikal zu fließen. Die Rieselfähigkeit eines Schüttgutes wird bestimmt durch dessen Zusammensetzung und die Beschaffenheit seiner Partikel. Einflussgrößen sind beispielsweise Korngröße, Korngrößenverteilung, Oberflächenbeschaffenheit der Körner und die anhaftende Feuchte.
Die Rieselfähigkeit wird häufig als Auslaufzeit einer festgelegten Probenmenge aus definierten Trichtern angegeben. Die entsprechenden Vorgehensweisen sind normiert: ISO 6186 bestimmt die Rieselzeit als Auslaufzeit in Sekunden. Die ISO 4490, ASTM B213, ASTM B855 und ASTM B964 bestimmen die Rieselfähigkeit als Auslaufzeit in Sekunden bzw. s/20 cm³.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist das Material in Form von agglomerierten Partikeln ausgebildet.
Idealerweise ist der Raum mit mindestens 10 %, vorzugsweise mit mindestens 20 %, insbesondere mit mindestens 30 %, Material gefüllt und/oder weniger als 90 %, vorzugsweise weniger als 80 %, insbesondere mit weniger als 70 %, Material gefüllt.
Als integriert bezeichnet man das zu einem übergeordneten Ganzen zusammenschlie-ßen. Dabei wird das Material in ein übergeordnetes Ganzes der Anordnung zum Trennen zweier Fluide aufgenommen.
Idealerweise wird das Material in ein größeres Ganzes, insbesondere in den Raum der Anordnung, eingegliedert und/oder einbezogen und/oder eingefügt.
Bevorzugt wird das Material in mindestens einen Raum der Anordnung formschlüssig integriert. Diese formschlüssige Integration entsteht durch das Ineinanderfügen des Materials in den Raum. Dadurch kann das Material den Raum nicht verlassen. Des Weiteren könnte das Material auch nicht nachträglich in den Raum eingefügt werden.
Vorteilhafterweise ist das Material unverlierbar in den Raum eingebracht. Das bedeutet, dass das Material weder nachträglich eingefügt werden kann, noch kann das Material aus dem Raum entnommen werden.
Bei einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung sind das Material in dem Raum und das Material der Wandungen aus dem gleichen Material, insbesondere identisch, ausgebildet. Die Wandungen des Raums und das Material selbst bestehen somit sortenrein aus einem Stoff.
Bevorzugt ist die innere Wandung mit der äußeren Wandung einstückig ausgebildet. Dadurch ist auch die Anordnung zum Trennen zweier Fluide komplett einstückig ausgeführt.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung ist in dem Raum mindestens ein Sensor angeordnet.
Ein solcher Sensor kann in Form eines Überwachungssensors ausgeführt sein, der derart ausgebildet ist, dass er eine Beschädigung der inneren und/oder äußeren Wandung erfassen kann. Der Sensor kann vorzugsweise den Taupunkt, die Temperatur, den Sauerstoffgehalt, den Druck und/oder die Leitfähigkeit in dem Raum und/oder eines Kontrollmediums im Raum erfassen.
Sofern der Taupunkt überwacht wird, handelt es sich bei dem Überwachungssensor um einen Taupunktsensor, der den Taupunkt eines flüssigen Kontrollmediums kontinuierlich überwacht. Wird eine Wandung beschädigt, kann ein Fluid in den Raum eindringen und sich mit dem Kontrollmedium vermischen. Dies führt zu einer Veränderung des Taupunkts.
Alternativ kann der Raum mit einem gasförmigen Kontrollmedium, z.B. Argon oder einem anderen Edelgas, gefüllt sein, wobei der Sensor als ein Sauerstoffsensor ausgeführt ist. Dringt beispielsweise ein sauerstoffhaltiges Fluid in den Raum ein, ändert sich der Sauerstoffgehalt und das Sensorsignal kann zur Erzeugung einer Warnmeldung genutzt werden.
Unabhängig von der Ausführung des Sensors ist das Kontrollmedium bevorzugt ein nicht-reaktives Fluid.
Die vorteilhafte Überwachung des Raums mit mindestens einem Sensor stellt eine zusätzliche Absicherung des Betriebs sicherheitsrelevanter Bauteile dar. Bei entsprechender Integration des Sensors in ein übergeordnetes Überwachungssystem bzw. Prozessleitsystem kann der Forderung einer „second line of defence“ aktueller Sicherheitsrichtlinien Rechnung getragen werden, ohne die sicherheitsrelevanten Bauteile zusätzlich kapseln zu müssen.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist der Raum fluidfrei und/oder gasfrei ausgeführt. Alternativ kann der Raum auch ein Vakuum aufweisen.
Bei der Ausführung der Anordnung als Spalttopf bzw. als Faltenbalg kann sich der Raum in Umfangsrichtung der Anordnung erstrecken.
In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung sind Trennstege in Umfangsrichtung zwischen der inneren und der äußeren Wandung angeordnet und erstrecken sich in Längsrichtung. Die Längsrichtung meint in diesem Zusammenhang die Richtung, die parallel zum Mantelbereich der Anordnung ausgerichtet ist. Die Anzahl und der Abstand der Stege kann beispielsweise das Ergebnis einer mechanischen und thermischen Optimierung zur Reduktion von Wirbelstromverlusten sein.
Die Erfindung umfasst aber auch weitere, alternative Ausgestaltungsvarianten der Trennstege. So ist beispielsweise auch eine spiralförmige Ausgestaltung, eine bogenförmige Ausführung sowie eine Durchdringung von längs und in Umfangsrichtung angeordneten Räumen möglich. Darüber hinaus können die einzelnen Alternativen auch miteinander kombiniert werden. Durch Verwendung einerseits von Trennstege, die sich in Längsrichtung erstrecken, und andererseits von Trennstegen, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, kann im Raum eine gitterförmige Anordnung von Stegen erzielt werden.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung wird das Material in dem Raum integriert, während der Raum von einer einstückigen Wand gebildet wird. Dies erfolgt vorzugsweise bei der generativen Fertigung der Anordnung. Dabei wird beispielsweise beim selektiven Laserschmelzen bzw. Pulverbettverfahren der Raum aus einem pulverförmigen Material durch selektives Aufschmelzen des Pulvers gebildet. Hierbei wird aber im Gegensatz zur sonst peniblen Entfernung von überschüssigem Pulver eben jenes überschüssige Pulver an Ort und Stelle belassen. Dadurch wird das überschüssige Material in dem Raum beim Bilden des Raumes integrativ eingeschlossen.
Erfindungsgemäß wird beim Verfahren zur Herstellung einer Anordnung das Material in den Raum integriert, während die innere und die äußere Wandung durch selektives Einwirken einer Strahlung auf das Material erzeugt werden.
Idealerweise ist die Anordnung zur Trennung zweier Fluid generativ gefertigt. Durch die additive Fertigung ist die komplexe Ausbildung der Anordnung mit im Raum integriertem Material realisierbar. Darüber hinaus können auch individuell angepasste Einzelanfertigungen der Anordnung bedarfsgerecht und äußerst schnell angefertigt werden.
Eine Anordnung zur Trennung zweier Fluide ist mit einem additiven Fertigungsverfahren erzeugt worden. Die Bezeichnung additive Fertigungsverfahren umfasst alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen und somit dreidimensionale, einstückige Wandungen sowie mindestens ein Raum erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen. Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken, Metalle, Carbon- und Graphitmaterialien.
Für die Ausbildung der Anordnung werden insbesondere das selektive Laserschmelzen und das Cladding, auch bekannt als Auftragsschweißen, angewandt. Bei einer alternativen Variante der Erfindung ist auch das Extrudieren in Kombination mit dem Auftragen von schmelzfähigem Kunststoff ein anwendbares Verfahren.
Beim selektiven Laserschmelzen wird die Anordnung zur Trennung zweier Fluide nach einem Verfahren hergestellt, bei dem zunächst eine Schicht eines Aufbaumaterials auf eine Unterlage aufgebracht wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Aufbaumaterial zur Herstellung der Anordnung um metallische Pulverteilchen. Bei einer Variante der Erfindung werden dazu eisenhaltige und/oder kobalthaltige Pulverpartikel eingesetzt. Diese können Zusätze wie Chrom, Molybdän oder Nickel enthalten. Der metallische Aufbauwerkstoff wird in Pulverform in einer dünnen Schicht auf eine Platte aufgebracht. Dann wird der pulverförmige Werkstoff mittels einer Strahlung an den jeweils gewünschten Stellen lokal vollständig aufgeschmolzen und es bildet sich nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Anschließend wird die Unterlage um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und es wird erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird so lange wiederholt, bis alle Schichten hergestellt sind und die fertige Anordnung entstanden ist. Dabei verbleibt das überschüssige Pulver in dem Raum der Anordnung, wodurch neue, besondere Eigenschaften der Anordnung realisiert werden können.
Als Strahlung kann beispielsweise ein Laserstrahl zum Einsatz kommen, welcher die Anordnung aus den einzelnen Pulverschichten generiert. Die Daten zur Führung des Laserstrahls werden auf der Grundlage eines 3D-CAD-Körpers mittels einer Software erzeugt. Alternativ zu einem selektiven Laserschmelzen kann auch ein Elektronenstrahl (EBN) zum Einsatz kommen.
Beim Auftragsschweißen oder Cladding wird die Anordnung nach einem Verfahren hergestellt, das ein Anfangsstück durch Schweißen beschichtet. Das Auftragsschweißen baut dabei durch einen Schweißzusatzwerkstoff in Form von einem Draht oder einem Pulver ein Volumen auf, das eine besonders filigrane und optimierte Form der Anordnung realisiert.
Das in dem Raum, der zwischen der inneren und äußeren Wandung der Anordnung gebildet wird, integrierte Material erzielt besondere und für die technische Anwendung wichtige Eigenschaften. Beispielhaft weist die Anordnung durch die Integration des Materials im Raum eine deutlich verbesserte Wärmeleitfähigkeit auf. Dadurch kann bei der Anwendung als Spalttopf in Magnetkupplungskreiselpumpen die durch Wirbelstromverluste erzeugte Wärme besser abgeleitet werden.
Der mit Material gefüllte Raum der Anordnung führt aber auch zu einer erhöhten Dämpfung des Bauteils, die der Dämpfung von Grauguss sehr nahekommt. Hierdurch können Schwingungen, die beispielsweise beim Betrieb einer Kreiselpumpe auftreten, hervorragend absorbiert werden.
Die Anordnung zur Trennung zweier Fluide weist darüber hinaus auch eine verbesserte Druckfestigkeit auf, die durch den mit Material gefüllten Raum erzielt werden kann.
Zudem kann durch den Verbleib des Materials im Raum der Anordnung die Entfernung des Materials entfallen. Üblicherweise muss dazu das Bauteil aus der Maschine zur additiven Fertigung ausgebaut und händisch gereinigt werden. Dies führt zu einer Steigerung der Fertigungsgeschwindigkeit.
Die Integration des Materials in den Raum der Anordnung zur Trennung zweier Fluide führt zu einer vorteilhaften Verbesserung der mechanischen und thermischen Eigenschaften bei gleichzeitiger Steigerung der Fertigungsgeschwindigkeit.
Die Anordnung zur Trennung zweier Fluide mit einer inneren und einer äußeren Wandung, die einen Raum bildet, in den ein Material integriert ist, wird zur Verbesserung der Dämpfung und/oder zur Verbesserung der Wärmeleitung bei statischen Fluidtrenneinrichtungen, insbesondere bei Spalttöpfen von Kreiselpumpen, als auch bei Faltenbälgen von Armaturen, verwendet.
Darüber hinaus bietet die Anordnung eines Sensors bzw. von mehreren Sensoren, die die Funktionsfähigkeit der Anordnung überwachen, einen zusätzlichen Schutz, wie er von modernen Sicherheitsvorschriften gefordert wird. Der überwachte Raum der Anordnung bietet somit eine „second line of defence“ und vermeidet eine zweite Kapselung von Spalttöpfen bzw. Faltenbälgen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.
Dabei zeigt:

1 eine Schnittdarstellung einer Magnetkupplungspumpe,
2 eine Schnittdarstellung einer Faltenbalgarmatur,
3 eine Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen Raums,
4 eine weitere Ausgestaltungsvariante des Raums,
5 eine alternative Ausgestaltung des Raums.

1 zeigt eine Pumpe 1 in Form einer Magnetkupplungspumpe. Die Pumpe 1 weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse 2 einer Kreiselpumpe auf, das ein als Spiralgehäuse ausgebildetes Hydraulikgehäuse 3, einen Gehäusedeckel 4, eine Lagerträgerlaterne 5, einen Lagerträger 6 und einen Lagerdeckel 7 umfasst.
Das Hydraulikgehäuse 3 weist eine Einlassöffnung 8 zum Ansaugen eines Fördermediums und eine Auslassöffnung 9 zum Ausstoßen des Fördermediums auf. Der Gehäusedeckel 4 ist an der der Einlassöffnung 8 gegenüberliegenden Seite des Hydraulikgehäuses 3 angeordnet. An der dem Hydraulikgehäuse 3 abgewandten Seite des Gehäusedeckels 4 ist die Lagerträgerlaterne 5 befestigt. Der Lagerträger 6 ist an der dem Gehäusedeckel 4 gegenüberliegenden Seite der Lagerträgerlaterne 5 angebracht. Der Lagerdeckel 7 ist wiederum an der der Lagerträgerlaterne 5 abgewandten Seite des Lagerträgers 6 befestigt.
Eine Anordnung zur Trennung zweier Fluide 10, die in der dargestellten Ausführungsvariante als Spalttopf ausgeführt ist, ist an der dem Hydraulikgehäuse 3 abgewandten Seite des Gehäusedeckels 4 befestigt und erstreckt sich zumindest teilweise durch einen vom Pumpengehäuse 2, insbesondere vom Gehäusedeckel 4, von der Lagerträgerlaterne 5 und von dem Lagerträger 6 begrenzten Innenraum 11. Die Anordnung 10 dichtet eine von ihm und dem Gehäusedeckel 4 umschlossene Kammer 12 hermetisch gegenüber dem Innenraum 11 ab.
Eine drehbare Laufradwelle 13 erstreckt sich von einer mittels des Hydraulikgehäuses 3 und des Gehäusedeckels 4 begrenzten Strömungskammer 14 durch eine in dem Gehäusedeckel 4 vorgesehenen Öffnung 15 in die Kammer 12. An einem innerhalb der Strömungskammer 14 liegenden Wellenende der Laufradwelle 13 ist ein Laufrad 16 befestigt, am gegenüberliegenden Wellenende, das zwei Wellenabschnitte 13a, 13b mit sich jeweils vergrößernden Durchmessern aufweist, ist ein innerhalb der Kammer 12 angeordneter Innenrotor 17 angeordnet. Der Innenrotor 17 ist mit mehreren Magneten 18 bestückt, die an der dem Spalttopf 10 zugewandten Seite des Innenrotors 17 angeordnet sind. An dem Innenrotor 17 ist mittels Schrauben 19 oder anderen geeigneten Befestigungsmitteln ein Hilfslaufrad 20 befestigt.
Zwischen Laufrad 16 und Innenrotor 17 ist eine mit der drehbar antreibbaren Laufradwelle 13 in Wirkverbindung stehende Lageranordnung 21 angeordnet.
Ein nicht dargestellter Antriebsmotor, vorzugsweise ein Elektromotor, treibt eine Antriebswelle 22 an. Die antreibbare Antriebswelle 22 ist im Wesentlichen koaxial zur Laufradwelle 13 angeordnet. Die Antriebswelle 22 erstreckt sich durch den Lagerdeckel 7, den Lagerträger 6 und wenigstens teilweise in die Lagerträgerlaterne 5. Die Antriebswelle 22 ist in zwei in dem Lagerträger 6 untergebrachten Kugellagern 23, 24 gelagert. Am freien Ende der Antriebswelle 22 ist ein mehrere Magnete 25 tragender Außenrotor 26 angeordnet. Die Magnete 25 sind an der der Anordnung 10 zugewandten Seite des Außenrotors 26 angeordnet. Der Außenrotor 26 erstreckt sich zumindest teilweise über die Anordnung 10 und wirkt mit dem Innenrotor 17 zusammen, derart, dass der rotierende Außenrotor 26 mittels magnetischer Kräfte den Innenrotor 17 und somit die Laufradwelle 13 und das Laufrad 16 ebenfalls in eine Rotationsbewegung versetzt.
2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Faltenbalgarmatur in der Ausführung als Faltenbalgventil 27. Das Fluid durchströmt den Ventilkörper 30 vom Einlassflansch 28 in Richtung Auslassflansch 29. Der Ventilhalbkegel 32 kann zum Absperren der Fluidbewegung in den Ventilsitz dichtend in eine Wirkbeziehung gehen. Dabei ist der Ventilhalbkegel 32 drehfest mit der Ventilspindel 33 verbunden, die über das Handrad 34 mithilfe des Ventilüberbaus 35 bewegt werden kann.
Der Durchgang der Ventilspindel 35 durch den Ventilaufbau 36 wird mithilfe der Anordnung 10 zum Trennen zweier Fluide abgedichtet. Die Anordnung 10 zum Trennen ist in der dargestellten Ausführungsvariante als Faltenbalg ausgeführt. Der Ventilaufbau 36 ist durch die Fixierungselemente 38 mit dem Ventilkörper 30 verbunden und mithilfe des Dichtelements 37 gegen Fluidaustritt abgedichtet.
3 zeigt eine Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen Raums 52 als Ausschnitt einer Anordnung 10 zum Trennen zweier Fluide. Der dargestellte Ausschnitt zeigt drei verschiedene Ausgestaltungen des Raums 52. Der Raum 52 wird durch die innere Wandung 50 und die äußere Wandung 51 gebildet, wobei die äußere Wandung 51 einen sinusähnlichen Verlauf aufweist.
Die Trennstege 56 sind in Umfangsrichtung zwischen der inneren Wandung 50 und der äußeren Wandung 51 angeordnet und erstrecken sich in Längsrichtung. Die Längsrichtung meint in diesem Zusammenhang die Richtung, die parallel zum Mantelbereich der Anordnung 10 ausgerichtet ist. Dadurch erstreckt sich der Raum 52 spiralförmig mit geringer Steigung in Umfangsrichtung der Anordnung 10.
Im Raum 52 ist ein Material 53 integriert. Das Material 53 ist als rieselfähiges Pulver ausgeführt, das während der einstückigen Bildung der inneren Wandung 50 und der äu-ßeren Wandung 51 mithilfe des selektiven Laserschmelzens im Raum verblieben ist. Das Material 53, sowie die innere Wandung 50, als auch die äußere Wandung 51, bestehen aus dem gleichen Werkstoff.
Zur Erzielung einer besonders hohen Wärmeleitfähigkeit und einer besonders hohen Dämpfungswirkung kann der Raum 52 eine Füllung mit einer kompletten Schüttung 57 des Materials 53 aufweisen. Die komplette Schüttung 57 entspricht einer Füllung von bis zu 90 %.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante kann der Raum 52 auch mit agglomerierten Partikeln 54 gefüllt sein.
4 zeigt einen weiteren Ausschnitt der Anordnung 10 in einer Ausgestaltungsvariante des Raums 52. Die 4 entspricht in weiten Teilen der 3. Hierin weist die äu-ßere Wandung 51 einen trapezförmigen Verlauf auf, so dass der Raum 52 einen dreiecksförmigen Querschnitt aufweist. In dem Raum 52 ist das Material 53 integriert, das in 4 in Form agglomerierter Partikel 54 ausgeführt ist.
Das Material 53 ist während der additiven Herstellung im Raum 52 verblieben und nicht, wie sonst üblich, penibel entfernt worden. In der dargestellten Variante wurden einige Partikel des Materials 53 mithilfe des Energieeintrags zu agglomerierten Partikeln 54 geformt, um gewünschte Eigenschaften hinsichtlich Wärmeleitung und Dämpfung zu erzielen. Das Material 53 ist somit im Raum 52 formschlüssig integriert und könnte auch nicht nachträglich eingefügt werden.
5 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Raums 52 in einer Ausschnittsdarstellung der Anordnung 10. Hierin ist die äußere Wandung 51 besonders flach und ohne Erhebung sowie ohne Trennstege 56 ausgeführt. Das Material 53 ist als rieselfähige Schüttung im Raum 52 integriert. Zusätzlich weist der Raum 52 einen Sensor 55 auf, der in dieser Ausgestaltungsvariante als Leitfähigkeitssensor ausgeführt ist. Dadurch kann kontinuierlich die Unversehrtheit der Anordnung 10 überwacht werden. Im Schadensfall kann eine mit dem Sensor gekoppelte Auswerteeinheit einen Alarm auslösen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2020/212250 A1 [0007]

Claims

Anordnung (10) zum Trennen zweier Medien mit einer inneren Wandung (50) und einer äußeren Wandung (51), wobei zwischen der inneren und äußeren Wandung (50, 51) mindestens ein Raum (52) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum (52) ein Material (53) integriert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (53) als ein rieselfähiges Material ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (53) in dem Raum (52) und das Material der Wandungen (50, 51) aus dem gleichen Material (53) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wandung (50) mit der äußeren Wandung (51) einstückig ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Material (53) in dem Raum (52) integriert wird, während der Raum (52) von einer einstückigen Wand (50, 51) gebildet wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (53) formschlüssig in dem Raum (52) integriert ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (53) in Form von agglomerierten Partikeln (54) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (52) mit mindestens 10 %, vorzugsweise mit mindestens 20 %, insbesondere mit mindestens 30 %, Material (53) gefüllt ist und/oder mit weniger als 90 %, vorzugsweise weniger als 80 %, insbesondere mit weniger als 70 %, Material (53), gefüllt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum (52) mindestens ein Sensor (55) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (52) fluidfrei und/oder gasfrei ausgeführt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Raum (52) in Umfangsrichtung der Anordnung (10) erstreckt.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Material (53) in den Raum (52) integriert wird, während die innere und die äußere Wandung (50, 51) durch selektives Einwirken einer Strahlung auf das Material (53) erzeugt werden.
Verwendung einer Anordnung (10) mit einer inneren und äußeren Wandung (50, 51), die einen Raum (52) bildet, in den ein Material (53) integriert ist, zur Verbesserung der Dämpfung und/oder zur Verbesserung der Wärmeleitung.