DE1538771C3

DE1538771C3 - Magnetic device for contactless transmission of torque through a pressure-tight partition

Info

Publication number: DE1538771C3
Application number: DE1966C0040792
Authority: DE
Inventors: Henri Montmorency Val D'oise Fehr (Frankreich)
Original assignee: Compagnie de Construction Mecanique Sulzer
Current assignee: Compagnie de Construction Mecanique Sulzer
Priority date: 1965-11-26
Filing date: 1966-11-25
Publication date: 1978-03-09
Also published as: NL7601065A; BE690207A; DE1538771B2; LU52417A1; GB1171934A; DE1538771A1; NL6616622A

Description

beschreiben besonders vorteilhafte Ausführungsformen des getriebenen Rades zur Erzeugung eines Überdrucks in der dem hydrodynamischen Lager zugeführten Flüssigkeit, die Möglichkeit, diese Druckflüssigkeit zusätzlich mindestens teilweise einer weiteren, von den Laufrädern unabhängigen Fördereinrichtung zu entnehmen und schließlich eine besonders wirksame und daher vorteilhafte Ausführungsform des rrragnetischen Axiallagers zur Sicherung der stabilen Lage des getriebenen Laufrades.describe particularly advantageous embodiments of the driven wheel to generate an overpressure in the fluid supplied to the hydrodynamic bearing, the possibility of this pressure fluid can also be taken at least partially from a further conveying device that is independent of the running wheels and finally a particularly effective and therefore advantageous embodiment of the magnetic axial bearing to ensure the stable position of the driven impeller.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der F i g. 1 bis 5 erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are based on FIGS. 1 to 5 explained. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Läufer sowie die zugehörige Antriebsvorrichtung, F i g. 1 shows a longitudinal section through a rotor according to the invention and the associated drive device,

F i g. 2 einen Querschnitt nach H-Il durch Fig. 1,F i g. 2 shows a cross section according to H-II through FIG. 1,

F i g. 3 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform eines in Flüssigkeit getauchten und magnetisch durch eine geschlossene Wand hindurch angetriebenen Läufers,F i g. 3 shows an axial section through another embodiment of a liquid immersed and magnetic rotor driven through a closed wall,

Fig.4 einen Axialschnitt durch eine andere, mit Permanentmagneten arbeitende Ausführungsform und4 shows an axial section through another, with Permanent magnet working embodiment and

F i g. 5 einen horizontalen Teilschnitt nach V-V durch F i g. 4.F i g. 5 shows a horizontal partial section according to V-V through FIG. 4th

Nach der in F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Läufer der Vorrichtung gemäß der Erfindung von einem getriebenen Laufrad 1 aus einem Metall oder einem gegen die Tauchflüssigkeit korrosionsbeständigen Material gebildet. Das getriebene Laufrad weist an seinem unteren Teil einen Ringraum 3 auf, in dem ein Polkranz 2 aus magnetischem Weicheisen mit glatter und durchgehender äußerer Oberfläche 2a angeordnet ist. Der innere Umfang zeigt eine unterbrochene Oberfläche mit einander abwechselnden Zähnen 26 und diese voneinander trennenden Zwischenräumen. Form, Größe und Zahl dieser Zähne sind derart bestimmt, daß das so gebildete Laufrad das getriebene Teil einer elektromagnetischen Synchronmaschine bildet. Der Ringraum 3 ist nach Einbringen des Polkranzes 2 mittels eines ringförmigen, verschweißten Deckels 4 aus korrosionsbeständigem Material verschlossen.After the in F i g. 1 and 2 shown embodiment of the runners of the device according to the invention of a driven impeller 1 made of a metal or one that is corrosion-resistant against the immersion liquid Material formed. The driven impeller has at its lower part an annular space 3 in which a Pole ring 2 made of magnetic soft iron with a smooth and continuous outer surface 2a is. The inner circumference shows an interrupted surface with teeth 26 and 12 alternating with one another these separating spaces. The shape, size and number of these teeth are determined in such a way that the impeller thus formed forms the driven part of an electromagnetic synchronous machine. Of the Annular space 3 is made up after the pole ring 2 has been introduced by means of an annular, welded cover 4 sealed with corrosion-resistant material.

Das Laufrad 1 besitzt eine ebene obere Fläche 1<·(, auf der mittels beliebiger bekannter Mittel die Flügel 5 des Rührwerkes, im Beispielsfalle einer Zentrifuge, befestigt sind, und eine konische äußere Fläche 16, die mit der gegenüberliegenden konischen Gegenfläche 12a des Trägers 12 ein hydrodynamisches Lager bildet und als Dreh- und Zentrierungsführung wirkt.The impeller 1 has a flat upper surface 1 <· (on which, by any known means, the vanes 5 of the Agitator, in the example of a centrifuge, are attached, and a conical outer surface 16, which with the opposite conical counter surface 12a of the carrier 12 forms a hydrodynamic bearing and as Rotation and centering guide works.

Die übrigen Teile der Kupplung, wie das mit der Antriebswelle 7 fest verbun dene und mit den Zähnen 26 des Polkranzes 2 gegenüberliegenden Zähnen 6;/ versehene treibende Laufrad (Antriebsrotor) 6, die ortsfeste Erregerspule 8, der Polschuh 9 und der Mantel U sind von üblicher Form, Anordnung und Größe mit Ausnahme lediglich des Mantels 11, der eine besondere Ausbildung aufweist. Er ist eingeschlossen und dicht verschweißt in einem Träger 12 aus dem gleichen Material wie das Laufrad 1. Aufgabe des Trägers ist es, die zu behandelnde Flüssigkeit von dem aus Weicheisen bestehenden Mantel 11 fernzuhalten.The remaining parts of the coupling, such as that firmly connected to the drive shaft 7 and to the teeth 26 of the pole ring 2 opposing teeth 6; / provided driving impeller (drive rotor) 6, the Fixed excitation coil 8, the pole piece 9 and the jacket U are of the usual shape, arrangement and size The only exception is the jacket 11, which has a special design. It is enclosed and sealed welded in a carrier 12 made of the same material as the impeller 1. The task of the carrier is to to keep the liquid to be treated away from the jacket 11 made of soft iron.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß in der Betriebsstellung, d. h. bei eingeschaltetem Erregerstrom des magnetischem Antriebskreises, zwischen der konischen Fläche Xb des getriebenen Laufrades und der an diese angepaßten konischen Sitzfläche 12a des Trägers 12 ein dünner Spalt besteht, in dem infolge der Drehung des Laufrades und den dabei auftretenden zentrifugalen Kräften ständig ein sich erneuernder Flüssigkeitsfilm aufrechterhalten wird. Dieser Spalt kommt dadurch zustande, daß der Polring 6<? des treibenden Laufrades gegenüber demjenigen 2b des getriebenen Rades, wenn dieses in seiner Ruhelage auf der Sitzfläche 12a aufsitzt, - in axialer Richtung um einige Millimeter nach oben versetzt ist, so daß die magnetischen Anziehungskräfte zwischen den beiden Polkränzen beim Einschalten des Erregerstromes das getriebene Rad aus seinem Sitz heraus heben und schweben lassen. Dadurch wird die ,,·. Bildung des hydrodynamischen Lagers erleichtert. Die obere Fläche \2b des Trägers kann mit festen Diffusionsflügeln 13 versehen sein, die einen Umlauf der Masse der Flüssigkeit verhindern. An seinem unteren Teil weist der Träger 12 einen Flansch 12c auf, der zur • ^ Befestigung der Gesamtanordnung am Boden 15 des Behälters mit Hilfe von Schrauben 14 dient.From Fig. 1 it can be seen that in the operating position, that is, when the excitation current of the magnetic drive circuit is switched on, between the conical surface Xb of the driven impeller and the conical seat surface 12a of the carrier 12, which is adapted to this, there is a thin gap in which as a result of the rotation of the impeller and the resulting centrifugal forces a constantly renewing liquid film is maintained. This gap is due to the fact that the pole ring 6 <? of the driving impeller compared to that 2b of the driven wheel, when this rests in its rest position on the seat surface 12a, - is offset in the axial direction by a few millimeters upwards, so that the magnetic forces of attraction between the two pole rings when the excitation current is switched off the driven wheel lift out of his seat and let it float. This will make the ,, ·. Facilitates formation of the hydrodynamic bearing. The upper surface \ 2b of the support can be provided with solid diffusion vanes 13 which prevent the mass of the liquid from circulating. 12 at its lower part, the support has a flange 12c, which serves for fastening ^ • of the overall assembly to the floor 15 of the container by means of screws fourteenth

Das Laufrad 1 und der Rotor 6 sind durch eine Wand 16 aus ebenfalls korrosionsbeständigem Material von einander getrennt, die mit Hilfe von Schrauben 17 an einem ringförmigen Element 18 aus korrosionsbeständigem Material befestigt ist, das am Träger 12 und dem diesen umgebenden Mantel 11 angeschweißt ist.The impeller 1 and the rotor 6 are surrounded by a wall 16 made of likewise corrosion-resistant material separated from each other, which by means of screws 17 on an annular element 18 made of corrosion-resistant Material is attached, which is welded to the carrier 12 and the jacket 11 surrounding it.

Die Trennwand 16 gewährleistet dank der Dichtung ζ 20 einen vollständigen Abschluß des Behälterinnenrau- .-2s mes von dessen Umgebung. Es ist zu bemerken, daß die'* Vorrichtung eine solche Ausbildung aufweist, daß keine Schraube oder Gewindebohrung in Berührung mit der behandelten Flüssigkeit steht, wodurch eine spätere Demontage leicht ermöglicht wird.The partition 16 ensured thanks to the seal ζ 20 a complete completion of the container interior.-2s mes of its surroundings. It should be noted that the '* Device has such a design that no screw or threaded hole in contact with the treated liquid, which allows easy dismantling at a later date.

(ο Ein Rohr 19, daß das ringförmige Element 18, die Wand 11 und den Träger 12 durchzieht, stellt eine Verbindung zwischen dem ringförmigen, von der Wand 16, dem Element 18 und der Abdeckung 4 des Laufrades 1 begrenzten Raum und dem Bodenbereich des ^ Behälters her und erlaubt den Durchfluß von Flüssigkeit zum Ersatz des durch das konische Lager fließenden Arbeitsmittels.(ο A tube 19 that the annular element 18, the Wall 11 and the support 12 passing through it, establishes a connection between the annular, from the wall 16, the element 18 and the cover 4 of the impeller 1 limited space and the bottom area of the ^ Container and allows the flow of liquid to replace that flowing through the conical bearing Work equipment.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:
Der Behälter wird mit der zu behandelnden Flüssigkeit gefüllt und die Wicklung 8 der Kupplung mit Gleichstrom oder gleichgerichtetem Strom gespeist, wodurch ein durch die Teile 6, 9, 11 und 2 verlaufendes Magnetfeld gebildet wird. Der Verlauf einer durchschnittlichen Kraftlinie ist in der Zeichnung gestrichelt ₍ wiedergegeben. Die Zähne 2b des Polkranzes 2 des Laufrades 1 und die ihnen gegenüber axial leicht versetzten Zähne 6a des Rotors 6 stellen sich infolgedessen derart aufeinander ein, daß sich die im magnetischen Kreis dem Magnetfluß entgegengesetzte Reluktanz auf ein Minimum einstellt, wobei zwischen den gegenüberliegenden Polen eine Anziehungskraft wirksam ist, die es in bekannter Weise erlaubt, zwischen den beiden Rotoren ein Drehmoment zu übertragen.The operation of the device is as follows:
The container is filled with the liquid to be treated and the winding 8 of the coupling is fed with direct current or rectified current, whereby a magnetic field running through the parts 6, 9, 11 and 2 is formed. The course of an average line of force is shown in phantom in the drawing _(reproduced. The teeth 2b of the Polkranzes 2 of the impeller 1 and the opposite them slightly axially offset teeth 6a of the rotor 6 are consequently one another in such a that the opposite in the magnetic circuit the magnetic flux Reluctance sets to a minimum, with an attractive force acting between the opposite poles, which allows a torque to be transmitted between the two rotors in a known manner.

Wenn der Rotor 6 mittels eines äußeren Motors angetrieben wird, wird das Laufrad 1 über das umlaufende Magnetfeld ebenfalls angetrieben. Von dem Zeitpunkt an, in dem das Magnetfeld gebildet ist und mit erkennbarer Geschwindigkeit umläuft, wird an den konischen Flächen Xb und 12a ein FlüssigkeitsfilmIf the rotor 6 is driven by means of an external motor, the impeller 1 is also driven via the rotating magnetic field. From the point in time at which the magnetic field is formed and rotates at a recognizable speed, a liquid film is formed on the conical surfaces Xb and 12a

to gebildet, der die eine Fläche von der anderen trennt und damit, wie in allen hydrodynamischen Zapfenführungen, ein praktisch reibungsloses Gleiten ermöglicht. "'to that separates one surface from the other and thus, as in all hydrodynamic journal guides, enables practically frictionless sliding. "'

Das übertragbare Moment ist eine Funktion des Magnetfeldes im Luftspalt, d. h. der Stärke des 6s Erregerstromes in der Wicklung 8.The transmittable moment is a function of the magnetic field in the air gap, i. H. the strength of the 6s excitation current in the winding 8.

Bei industriellen Anwendungen ist es nützlich, jederzeit feststellen zu können, ob sich das Rührwerk in Bewegung befindet. Zu diesem Zweck genügt es, daranIn industrial applications it is useful to be able to determine at any time whether the agitator is in Movement is located. For this purpose it is enough to remember

zu erinnern, daß bei gleicher Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 6 und des Laufrades 1 während der gemeinsamen Drehbewegung derselben keine Veränderung des Magnetflusses entsteht, während bei unterschiedlicher Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 6 und des Laufrades 1 der Schlupf zwischen den Zähnen des Laufrades 1 und denen des Rotors ;6 periodische Veränderungen des Flusses hervor^Jtft. und in der Wicklung 8 eine der Speisespannung überlagerte Wechselspannung induziert wird, die an den Klemmen der Haupterregerspule oder an den Klemmen einer koaxial zur Haupterregerspule besonders für diese Zwecke angeordneten Spule abgegriffen werden kann.to remember that with the same rotational speed of the rotor 6 and the impeller 1 during the common rotary movement of the same no change in the magnetic flux occurs, while with different Circulation speed of the rotor 6 and the impeller 1 the slip between the teeth of the Impeller 1 and those of the rotor; 6 periodic changes in the flow emerge ^ Jtft. and in the Winding 8 an alternating voltage superimposed on the supply voltage is induced, which is applied to the terminals the main excitation coil or at the terminals of a coaxial to the main excitation coil especially for this Purposes arranged coil can be tapped.

Für den Fall, daß sich keine Korrosionsprobleme stellen, kann das Laufrad 1 vollständig aus Weicheisen bestehen. Gegebenenfalls ist es mit einer elektrolytisch oder chemisch aufgebrachten Schutzschicht zu versehen. In the event that there are no corrosion problems, the impeller 1 can be made entirely of soft iron exist. If necessary, it is to be provided with an electrolytically or chemically applied protective layer.

In bestimmten Fällen kann das Laufrad 1 aus einem Kunststoff (Harz) hergestellt sein, der mit Eisenpulver durchsetzt ist, derart, daß das Pulver völlig eingebettet ist und reines Harz die Oberfläche des Laufrades bildet.In certain cases, the impeller 1 can be made of a plastic (resin) with iron powder is interspersed in such a way that the powder is completely embedded and pure resin forms the surface of the impeller.

Wenn die Trennwand 16 aus metallischem Material besteht, entstehen darin während der Drehung der Laufräder Foucaultsche Wirbelströme. Zur Verminderung der entsprechenden Energieverluste kann es zweckmäßig sein, bestimmte Geschwindigkeitswerte und Wandstärken nicht zu überschreiten. Die Wand 16 kann im übrigen aus einem nichtleitenden Material genügender Festigkeit hergestellt sein. Für den Fall, daß ein bedeutender Druckunterschied zwischen dem Behälter und der Umgebung besteht, wird zweckmäßigerweise die den Rotor 6 umgebende Kammer mit einem neutralen Gas oder einer beliebigen Flüssigkeit abgedrückt, um damit die Dicke der Trennwand 16 und damit die Verluste so gering wie möglich halten zu können.If the partition wall 16 is made of metallic material, arise therein during rotation of the Impellers Foucault eddy currents. To reduce the corresponding energy losses it can It may be useful not to exceed certain speed values and wall thicknesses. The wall 16 can also be made of a non-conductive material of sufficient strength. In case that there is a significant pressure difference between the container and the environment is expedient the chamber surrounding the rotor 6 with a neutral gas or any liquid pressed off in order to keep the thickness of the partition 16 and thus the losses as low as possible can.

Im Falle der F i g. 3 wird der Läufer von einem Laufrad 21 gebildet, das aus einem Metall oder einem anderen gegenüber der umgebenden Flüssigkeit korrosionsbeständigen beständigen Material besteht. Das Laufrad 21 ist an seinem unteren Teil mit einem Polkranz 22 aus magnetischem Weicheisen versehen, der in einem unteren, von einem ringförmigen Deckel 24 aus korrosionsbeständigem Material verschlossenen Ringraum 23 eingeschlossen ist. Der Polkranz 22 weist an seiner inneren Fläche eine bestimmte Zahl von Zähnen 25 auf, die mit bestimmten Zähnen 26 zusammenwirken, die kranzförmig am Umfang eines fest mit einer Antriebswelle 28 verbundenen Rotors 27 angeordnet sind. In der Darstellung nach F i g. 3 bzw. 4 befindet sich das getriebene Laufrad in seiner Ruhestellung und sitzt auf dem Fußteil 49 des am Boden 31 der Trennwand 29 angeschraubten (51) aus den Abschnitten 48a, 486 und 48c bestehenden Zapfens 48 auf, so daß sein Polkranz 22 etwas tiefer Hegt, als derjenige (26) des treibenden Rotors 27. Die Antriebswelle 28 ist mit einem geeigneten, nicht dargestellten Motor verbunden. Die Zähne 25 und 26 der beiden Rotoren sind durch eine zylindrische Wand 29 voneinander getrennt, die ebenfalls aus einem gegenüber der Flüssigkeit korrosionsbeständigen Material besteht. Die Trennwand 29 weist an ihrem oberen Teil den Boden 31 und an ihrem unteren Teil einen Ringflansch 32 auf, der mit Hilfe von Schrauben 33 an einem Träger 34 befestigt ist, der seinerseits am Boden des Behälters 35 mit Hilfe von Schrauben 36 fixiert ist. Die Wand 29 kann erforderlichenfalls an ihrem Träger angeschweißt sein, ebenso der Träger 34 am Boden des Behälters 35, wodurch eine zusätzliche Dichtung überflüssig wird.In the case of FIG. 3, the rotor is formed by an impeller 21 made of a metal or a other material that is corrosion-resistant to the surrounding liquid. That Impeller 21 is provided on its lower part with a pole ring 22 made of magnetic soft iron, in a lower, closed by an annular cover 24 made of corrosion-resistant material Annular space 23 is included. The pole rim 22 has a certain number of on its inner surface Teeth 25, which cooperate with certain teeth 26, the ring-shaped on the circumference of a Fixed to a drive shaft 28 connected rotor 27 are arranged. In the illustration according to FIG. 3 or 4 the driven impeller is in its rest position and sits on the foot part 49 of the on the ground 31 of the partition 29 screwed (51) from the sections 48a, 486 and 48c existing pegs 48 so that its pole ring 22 lies a little deeper than that (26) of the driving rotor 27. The drive shaft 28 is connected to a suitable motor, not shown. Teeth 25 and 26 of the two Rotors are separated from each other by a cylindrical wall 29, which also consists of an opposite the liquid is made of corrosion-resistant material. The partition wall 29 has at its upper part the bottom 31 and at its lower part an annular flange 32, which with the help of screws 33 on is attached to a carrier 34, which in turn is fixed to the bottom of the container 35 with the aid of screws 36. The wall 29 can, if necessary, be welded to its support, as can the support 34 at the bottom of the Container 35, whereby an additional seal is unnecessary.

Die elektromagnetische Kupplung besteht ferner aus einer ringförmigen Erregerspule 37, die zwischen einem quer verlaufenden Polschuh 38, dem Flansch 32, der Trennwand 29 und einer seitlichen Wand 39 liegt. Das obere Ende der Wand 39 ist im Innern des Trägers 34 befestigt und endet in einem ringförmigen Polstück 41, in dessen Oberfläche mehrere rundumlaufende NutenThe electromagnetic clutch also consists of an annular excitation coil 37, which is between a transverse pole piece 38, the flange 32, the partition 29 and a side wall 39 is located. That the upper end of the wall 39 is fixed inside the support 34 and ends in an annular pole piece 41, several circumferential grooves in its surface

42 eingelassen sind, zwischen denen vorstehende Zähne42 are embedded, between which protruding teeth

43 verlaufen. Das Polstück 41 ist etwa gegenüber dem magnetischen Polkranz 22 des Laufrades 21 gelagert, der auf seiner äußeren Oberfläche ebenfalls mit Nuten 44 in gleicher Zahl wie die Nuten 42 versehen ist, zwischen denen sich Zähne 45 befinden.43 run. The pole piece 41 is mounted approximately opposite the magnetic pole ring 22 of the impeller 21, which is also provided on its outer surface with grooves 44 in the same number as the grooves 42, between which there are teeth 45.

Am Laufrad 21 sind Schaufeln 46 eines Rührwerks angeordnet, die gegenüber von festen, am Träger 34 befestigten Diffusionsschaufeln 47 umlaufen.Blades 46 of an agitator are arranged on the impeller 21, which are opposite to those fixed on the carrier 34 fixed diffusion blades 47 rotate.

Am Boden 31 der Trennwand 29 ist mittels Schrauben 51 der Fußteil 49 eines vertikalen Zapfens 48 befestigt. Auf den Zapfen 48 ist eine Hülse 52 aufgeschoben, die mit Hilfe von Schrauben 53 am Laufrad 21 befestigt ist. In der Hülse 52 sind ein unteres Lager und ein oberes Lager 55 angeordnet, die mit geringem Spiel auf **.The foot part 49 of a vertical pin 48 is fastened to the bottom 31 of the partition 29 by means of screws 51. A sleeve 52, which is fastened to the impeller 21 with the aid of screws 53, is pushed onto the pin 48. In the sleeve 52, a lower bearing and an upper bearing 55 are arranged, which with little play on **.

" entsprechenden zylindrischen Lagerzapfen 48a und 486 des Zapfens 48 auf und ab gleiten können. Die Lagerzapfen 48a und 4Sb, die zur Zentrierung des getriebenen Läufers in radialer Richtung dienen, können erforderlichenfalls mit einem dauerhaften Material — sei es durch Aufdampfen oder mechanische Befestigung beschichtet sein. Infolge der in diese Radiallager eindringenden Flüssigkeit tritt auch hier praktisch reine Flüssigkeitsreibung auf."corresponding cylindrical bearing journals 48a and 486 of the journal 48 can slide up and down. The bearing journals 48a and 4Sb, which are used to center the driven rotor in the radial direction, can if necessary be coated with a permanent material - be it by vapor deposition or mechanical fastening. As a result of the liquid penetrating into these radial bearings, practically pure liquid friction also occurs here.

Der Zapfen 48 ist mit einer Längsbohrung 56 versehen, die diesen von einem Ende zum anderen durchzieht. Das obere Ende der Bohrung 56 ist mittels einer die Halterung einer Kappe 58 auf dem oberen Ende des Zapfens 48 gewährleistenden Schraube 57 verschlossen. Die Kappe 58 bildet den oberen Anschlag zur Begrenzung einer allfälligen axialen Verschiebung des Laufrades 21. Der Längskanal 56 steht über Querbohrungen 59 mit einer Kammer 61 in Verbindung, die von der Hülse 52 und dem Zapfen 48 begrenzt wird.The pin 48 is provided with a longitudinal bore 56 which extends this from one end to the other runs through. The upper end of the bore 56 is by means of a holder of a cap 58 on the upper End of the pin 48 ensuring screw 57 closed. The cap 58 forms the upper stop to limit any axial displacement of the impeller 21. The longitudinal channel 56 protrudes Cross bores 59 with a chamber 61 in connection, which is delimited by the sleeve 52 and the pin 48.

An ihrem unteren Ende steht die Längsbohrung 56 des Zapfens 48 mit einer zwischen der Fußplatte 49 und dem Boden 51 eingeschlossenen Kammer 62 in Verbindung. Die Kammer 62 ist ihrerseits über Bohrungen 63 mit einem Ringraum 64 verbunden, der zwischen dem Läufer 21 und dem Boden 31 der Trennwand 29 vorgesehen ist.At its lower end is the longitudinal bore 56 of the pin 48 with a between the base plate 49 and the bottom 51 enclosed chamber 62 in connection. Chamber 62 is in turn over Bores 63 connected to an annular space 64 between the rotor 21 and the bottom 31 of the Partition 29 is provided.

In der Querwand 21a des Läufers 21 sind Schaufeln einer Zentrifugalpumpe 65 ausgebildet. Diese letztere steht über Leitungen 66 im Läufer 21 und der Hülse 52 mit einer Kammer 67 in Verbindung, die zwischen der äußeren Oberfläche der Hülse 52 und einem an der Hülse 52 befestigten Sieb 68 von im wesentlichen kegelstumpfförmiger Gestalt begrenzt ist.Blades of a centrifugal pump 65 are formed in the transverse wall 21a of the rotor 21. This latter is via lines 66 in the rotor 21 and the sleeve 52 with a chamber 67 in connection, which between the outer surface of the sleeve 52 and a screen 68 attached to the sleeve 52 of substantially frustoconical shape is limited.

Beim Einschalten des Erregerstromes in der Spule 33 wird der Läufer 21 infolge der magnetischen Kupplung zwischen den Zähnen 25 und 26 von seinem Sitz abgehoben und die Drehung des Rotors 27 wird auf den Läufer 21 übertragen. Der Verlauf des Antriebsmagnetflußes ist in F i g. 3 durch eine mit einem Pfeil versehene ausgezogene Linie angedeutet. Bei in Umlauf befindlichem Läufer 21 fördert die im Läufer 21 angeordnete Zentrifugalpumpe 65 Flüssigkeit aus dem Behälter durch das Sieb 68 in die Kammer 67 sowie den Kanal 66When the excitation current is switched on in the coil 33, the rotor 21 becomes due to the magnetic coupling between the teeth 25 and 26 lifted from its seat and the rotation of the rotor 27 is on the Runner 21 transferred. The course of the drive magnetic flux is shown in FIG. 3 by a marked with an arrow solid line indicated. When the rotor 21 is in circulation, the rotor arranged in the rotor 21 promotes Centrifugal pump 65 liquid from the container through the sieve 68 into the chamber 67 and the channel 66

709 529/168709 529/168

und speist sie in den peripheren Ringraum 64 und von dort durch die Leitung 63, die Kammer 62 sowie den Längskanal 56 des Zapfens 52 ein. Die unter Druck stehende Flüssigkeit gelangt dabei durch die Querleitungen 59 in die konische, von der Innenwand 52a der Hülse 52 und dem konischen Abschnitt 48c des Zapfens 48 gebildete Kammer 61 und von dort einerseits zwischen den unteren Lagerzapfen 48a und* das hiermit in Verbindung stehende Lager 54 und andererseits zwischen den oberen Lagerzapfen 486 und das hiermit in Wirkverbindung stehende Lager 55. Es bilden sich infolgedessen zwischen den Lagern und den entsprechenden Teilen des Zapfens 48 Flüssigkeitsfilme, d. h. ein hydrodynamisches Lager, wobei die aufeinander gleitenden Materialien während der Drehung des Läufers voneinander getrennt bleiben.and feeds them into the peripheral annular space 64 and from there through the line 63, the chamber 62 and the Longitudinal channel 56 of the pin 52 a. The pressurized liquid passes through the cross lines 59 into the conical, from the inner wall 52a of the sleeve 52 and the conical section 48c of the pin 48 formed chamber 61 and from there on the one hand between the lower bearing pin 48a and * the herewith in Related bearings 54 and on the other hand between the upper bearing pin 486 and the herewith operationally connected bearings 55. As a result, they are formed between the bearings and the corresponding ones Dividing the pin 48 liquid films, d. H. a hydrodynamic bearing, the one on top of the other sliding materials remain separated from each other during the rotation of the rotor.

In bestimmten Fällen kann anstelle einer Zentrifugalpumpe eine unabhängige äußere Pumpe vorgesehen sein, die den Zapfen 48 über ein besonderes, an das obere Ende des Zapfens angrenzendes Leitungssystem mit gefilterter und eventuell rückgekühlter oder erforderlichenfalls auch erwärmter Flüssigkeit speist.In certain cases, an independent external pump can be used instead of a centrifugal pump be that the pin 48 via a special line system adjoining the upper end of the pin with filtered and possibly recooled or, if necessary, also heated liquid.

Die von der Schwerkraft und den von den Rührorganen 46 herkommenden Stoßen stammenden Kräfte werden von dem magnetischen, von den einander gegenüberliegenden Zähnen 43 und 45 gebildeten Axiallager aufgenommen, wobei der von der Induktionsspule 37 hervorgerufene Magnetfluß in bekannter Weise in diesen Zähnen konzentriert wird. Das magnetische Axiallager erlaubt dem frei im Antriebsmagnetfeld hängenden Läufer eine Drehung, ohne das es darüber hinaus einer herkömmlichen Lagerung bedarf.Those coming from the force of gravity and the shocks coming from the agitators 46 Forces are generated by the magnetic, opposing teeth 43 and 45 formed thrust bearings, wherein the induced by the induction coil 37 magnetic flux in is known to be concentrated in these teeth. The magnetic thrust bearing allows you to move freely in the Drive magnetic field hanging rotor a rotation, without it, moreover, a conventional one Storage needs.

In der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform, in der im übrigen die zu F i g. 3 analogen Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, ist das dem Antrieb des Rotors und der frei hängenden Halterung dienende Magnetfeld durch eine Reihe von Permanentmagneten 71 erzeugt, die hintereinander am Umfang des Rotors 27 in alternierender Richtung angeordnet sind, derart, daß sich Pole mit gleicher Polarität einander gegenüberliegen. Der am Läufer 21 angeordnete Magnetkranz weist, wie im Falle der Ausführungsform nach Fig.3, Zähne 25 auf, die gleichmäßig über dessen innere Oberfläche verteilt sind. Diese Zähne wirken mit den Polzähnen 72 zusammen, die, wie in Fig.5 dargestellt, an den Enden der Dauermagneten gebildet sind.In the FIG. 4 and 5 illustrated embodiment, in which the rest of FIG. 3 analog parts with the same reference numerals are designated, that is the drive of the rotor and the free-hanging bracket Serving magnetic field generated by a series of permanent magnets 71, one behind the other on the circumference of the rotor 27 are arranged in alternating directions such that poles with the same polarity facing each other. The magnetic ring arranged on the rotor 21 has, as in the case of the embodiment according to Figure 3, teeth 25, which are evenly distributed over its inner surface. These teeth cooperate with the pole teeth 72, which, as shown in Figure 5, at the ends of the permanent magnets are formed.

Zur Gewährleistung der frei hängenden magnetischen Lagerung des Läufers weisen die Zähne 25 und 72 an den einander gegenüberliegenden Flächen Nuten 73 bzw. 74 sowie Zähne 75 und 76 auf, die sich rundumlaufend erstrecken; hierdurch wird der dem Antrieb und der frei hängenden Halterung dienende Magnetfluß gebündelt.To ensure the freely hanging magnetic mounting of the rotor, the teeth 25 and 72 on the opposite surfaces grooves 73 and 74 and teeth 75 and 76, which extend all around; as a result, the one used for the drive and the freely hanging bracket Bundled magnetic flux.

Für den Fall, daß der Läufer sich in einem gegenüber dem Außendruck unter erhöhtem Druck stehenden Medium befindet, ist die aus Antriebsmotor, Rotor und Erregerspule bestehende Anordnung zweckmäßig in,-einem druckausgeglichenen Raum gelagert, um die** Verstärkung der dichten Trennwand vermeiden zu können, die eine merkliche Erhöhung der Verluste durch Foucaultsche ehe Ströme und damit eine Verminderung der Leistung zur Folge haben würde. Darüber hinaus kann das die Druckausgeglichenheit gewährleistende Gas zur Abführung der durch die Motorverluste entstehenden Wärme herangezogen werden.In the event that the runner is under increased pressure in relation to the external pressure Medium is located, the arrangement consisting of the drive motor, rotor and excitation coil is expediently in one stored in a pressure-balanced space in order to avoid the ** reinforcement of the tight partition wall which can lead to a marked increase in the losses due to Foucaultian currents and thus a decrease the performance would result. In addition, the pressure balance can be ensured Gas can be used to dissipate the heat generated by the engine losses.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Magnetic device for the contactless transmission of a torque from a driving impeller attached outside of a liquid container on a vertical drive shaft to a centered, driven impeller arranged in the interior of the container coaxially to the driving impeller during operation with the aid of magnetic force, through a bottom opening of the container closing pressure-tight partition, the driven impeller having a seat surface with which it sits on a stationary part of the device on a counter surface attached to a stationary part of the device when the magnetic force is switched off, and magnetizable parts of the Device housing form a stationary section of a toroidal magnetic buoyancy circuit, which is excited via a coil fed with direct current or rectified current or by permanent magnets and whose rotationally symmetrical tric, coaxial to the two impellers standing air gap is divided by the partition into two partial air gaps, in each of which a concentric, gear-shaped pole ring attached to one of the two impellers made of magnetizable material is rotatably guided with its wheel, whose poles, in the same number for the two running wheels are directed towards the partition and the pole ring of the mating wheel located behind it in such a way that the magnetic drive circuit is closed through the partition wall via its stationary and a movable section formed by the two poles, characterized in that the The partition (16, 31) is pot-shaped in a known manner and cylindrical in the area between the pole rings (2b, 6a, 25, 26) so that the driven impeller (1, 21) has a conical seat surface (16, 52a), with which when the excitation of the magnetic drive circuit is switched off due to its own weight on a stationary T Part (12, 48) of the device attached conical counter surface (12a, 48c) sits and is held in a position coaxial to the driving impeller (6, 27), and that the pole ring (2b, 25) of the driven impeller (1, 21 ) when it is seated on the opposite surface opposite that (6a, 26) of the driving impeller (6,25) is offset downward in the axial direction such that the driven impeller (1, 21) as a whole is affected by the activation of the excitation of the magnetic Drive circuit between the pole rings (2b, 6a or 25, 26) occurring magnetic forces of attraction from its rest position on the conical seat (12a, 48c) can be raised into a free-floating operating position and rotated about the common axis.

2. Magnetic device according to claim 1, characterized in that the conical seat surface (16, 52a) of the driven impeller (1, 21) and its stationary counter surface (12a, 48c) for improvement the guidance of the impeller (1,21) during operation in a manner known per se as a hydrodynamic one Bearings are formed.

3. Magnetic device according to claim 2, characterized in that inside the container (35) on the bottom (31, 49) of the cup-shaped partition (29) an axially arranged pin (48) attached and on this one the driven impeller (21) carrying, rotatable with him and in axially displaceable sleeve (52) is pushed that the mutually facing, each other conically tapering surfaces (48c, 52a) of the pin (48) and the sleeve (52) as hydrodynamic Bearings (61) are executed and that also in the pin (48) channels (56, 59) for the introduction of Pressure fluid is provided in the conical bearing (61) during rotation of the impeller (21).

4. Magnetic device according to claim 3, characterized in that the driven Impeller (21) for a centrifugal pump (65) by means of radial and / or helicoidal grooves or ribs Generation of the pressure fluid to be introduced into the fluid channels (56, 59) is formed and that a sieve (68) on the driven impeller (21) on the suction side with respect to the centrifugal pump (65) Filtration of an amount of liquid required to lubricate the hydrodynamic bearing (61) the liquid surrounding the impeller (21) is attached.

5. Magnetic device according to claim £ 4, characterized in that the centrifugal pump is mounted on one of the pressure-tight partition (29) facing surface of the impeller (21) attached turbine blades (65) and that the sieve (68) is attached to the outside of the sleeve (52), with a screen (68) and sleeve (52) between Chamber (67) is provided, which is connected to the suction side of the centrifugal pump via at least one line (66) (65) is in connection.

6. Magnetic device according to claim 4, characterized in that the pin (48) of a foot part (49) is carried, which in turn is attached to the partition (29) and with this one Chamber (62) encloses which on the one hand with the liquid channels (56, 56) provided in the pin (48) 59) and on the other hand via at least one feed line (63) recessed in the partition (29) with the Pressure side (64) of the centrifugal pump (65) is connected.

7. Magnetic device according to claim 2 or 3, characterized in that the liquid channels (19,56,59) for the lubrication of the hydrodynamic bearing (16, 12a, 61) in a manner known per se a pressure fluid pumping device, independent of the driven impeller (1,21), is connected are.

8. Magnetic device according to claim 3, characterized in that the sleeve (52) is provided to improve the guidance of the driven impeller (21) in the radial direction with bearings (54, 55) which are on two cylindrical parts (48a, 4Sb) of the pin (48) displaceable in the axial direction, but perpendicular thereto are guided in a form-fitting manner.

9. Magnetic device according to claim 3, characterized in that for receiving the due to gravity and the hydrodynamic effects on the driven impeller (21) resulting forces, in addition to the stabilizing

"Effect of the magnetic forces occurring between the pole rings (25, 26), a magnetic one Axial bearing of a known type is provided, on the one hand by running in the circumferential direction, a

rows of grooves having any profile (42, 44) in the opposite, the delimitation of a partial air gap of the magnetic Circle-forming cylinder surfaces of the pole wheel (22) and carried by the driven impeller (21) of the device housing (41) and on the other hand by the remaining between the grooves * pole-like annular stripes $ i or teeth (43, 45) is formed.

The invention relates to a magnetic device

j for contactless transmission of a torque from a driving impeller attached outside of a liquid container to j a vertical drive shaft to a centered, an-! Exaggerated impeller by a bottom opening of the container be closed pressure-tight partition wall reciprocated by liquid, wherein the driven impeller, a seat! has, with which it rests on a stationary part of the device on a counter surface attached to a stationary part of the device due to its own weight when the magnetic force is switched off, and wherein magnetizable parts of the device housing firmly connected to the partition and the container form a stationary section of a toroidal magnetic drive circuit, which via a coil fed with direct current or rectified current or excited by permanent magnets and its rotationally symmetrical, coaxial air gap to the two impellers is divided by the partition into two partial air gaps, in each of which a concentric, gear-shaped pole ring made of magnetizable material is attached to one of the two impellers is guided rotatably with his wheel, whose poles, in the same number for the two wheels, are directed towards the partition and the pole ring of the mating wheel behind it, in such a way that drr magnetic drive circuit over its stationary and a movable section formed by the two pole rings is closed by the partition wall.

Drives of the type mentioned are used in particular in connection with kneading or mixing stirrers, for example in the chemical industry, used when it comes to a pressure-tight seal Container located, more or less viscous medium to knead or stir, be it to a to achieve an intimate mixture of different components, be it an endothermic or exothermic one To facilitate or control the process. It can be corrosive, dangerous and / or radioactive Liquids from which even minor losses cannot be accepted can be processed. There may also be other reasons for personal cleanliness in the work area ensure that it is desirable to operate the agitator with the help of a pressure-tight, even without through shaft and seals to bring about effective device, which the transmission allows a torque through the closed container wall.

A magnetic drive device of this type is already known (DT-PS 12 02 392), which allows a coaxial with the driving rotor

neten, separated from this swimming skater by a waterproof wall connected to the housing to center, to drive and to keep in suspension.

In this known solution, however, considerable magnetic attraction forces act on the driven rotor in the axial direction, which are caught by a specially designed magnetic circuit should. But it is extremely difficult, if not impossible, only with the known arrangement driven rotor guided by magnetic forces during operation in a stable To keep the equilibrium position, in which he even after a temporary switch-off of the excitation current would be returned automatically. In particular, there is no satisfactory operating behavior expect if the axis of the two rotors is not exactly perpendicular, or if the one in the container located liquid is subjected to a turbulent movement.

The present invention, which is described in claim 1, is based on the object, without assistance a continuous shaft and without a corresponding seal from an outside one Pressure-tight container arranged, driving impeller V. a torque on a inside the container to transfer located impeller, which both in its rest position, d. H. when the excitation current is switched off, as is held in a stable position even in the operating position, with only during its rotation Fluid friction occurs. This object is described in the characterizing part of claim 1 Arrangement fulfilled.

The overall cup-shaped dividing wall, which is cylindrical in the area between the pole rings, is on known from FR-PS 12 49 501.

In the device according to the invention, the driven impeller is in its rest position with mechanical Means held in a coaxial position to the driving impeller. It is activated when the Excitation current lifted from its seat and by a magnetic axial bearing in a stable equilibrium position held in which it is free, only by overcoming a fluid friction, the movement able to follow the driving impeller. In a first form of training, the centering takes place and Support of the rotor with the help of a conical hydrodynamic abutment, as it is for example from an article of the Z. VDI, vol. 96, no. 30, page 1005 is known, with a shaft being dispensed with can. Nevertheless, in cases where solid parts, in particular liquids containing crystals, can be treated , corrosion on the surfaces of the hydrodynamic abutment occur and even cause a blockage of the rotor. To avoid this disadvantage, the tight partition wall is essential advantageously arranged a pin traversed by liquid channels, on which a centrally fixed on Runner attached sleeve is rotatably mounted, the channels of the pin are arranged such that fluid under pressure between the opposing surfaces of the pin and the sleeve is fed in, which forms a film between the parts and separates them from one another as soon as the rotor is in Rotation is offset.

The driven impeller can also be attached to a stationary pin in the radial direction Be carried out radial bearings. The other claims