DE19613148A1 - Drehkolbenpumpe mit magnetischer Rotorhalterung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Drehkolbenpumpe, mit mindestens einem in einer Pumpenkammer drehenden Rotor, der auf ein in die Pumpenkammer ragendes Ende einer Antriebswelle aufschiebbar ist.

Drehkolbenpumpen zeichnen sich dadurch aus, daß sie das Fördergut besonders schonend fördern. Außerdem ist ihre Pumpenkammer leicht zugänglich und läßt sich nach der Entnahme der Rotoren effektiv reinigen. Aus diesen Gründen genügen Drehkolbenpumpen hohen hygienischen Anforderungen und werden bevorzugt bei der Produktion von Lebensmitteln, in der pharmazeutischen Verfahrenstechnik oder in der Biotechnologie eingesetzt.

Bei den bekannten Drehkolbenpumpen können nach dem Entfernen einer vorderen Gehäusewand die Rotoren von den in die Pumpenkammer ragenden Enden der Antriebswellen abgezogen werden. Um eine exakte Positionierung der Rotoren in Drehrichtung gewährleisten, weisen die Enden der Antriebswellen Zahnkränze auf. Die Sicherung der Rotoren gegen axiale Verschiebung auf der Antriebswelle erfolgt bei bekannten Drehkolbenpumpen außerhalb der Pumpenkammer. Dazu wird eine an den Rotor angebrachte Muffe durch die dichtende Nabe geführt bis der wulstförmige Rand der Muffe gegen einen entsprechenden Ring stößt, der die Antriebswelle außerhalb der Pumpenkammer umgibt. Der wulstförmige Rand und der Ring sind mit einer lösbaren Klammer gegeneinander gehalten.

Nachteilig an der bekannten Halterung ist, daß das Lösen und vor allem das Montieren der Klammer sehr aufwendig ist. So ist ein Werkzeug notwendig um die Schrauben zu lösen und die Klammer, die zwei die Welle und die Muffe umfassende Halbschalen aufweist, zu entfernen. Um eine ausreichend gute Handhabung der Klammern zu ermöglichen muß genügend freier Raum um die Klammern vorhanden sein. Der Abstand zwischen der Pumpenkammer und dem Kupplungsgehäuse muß so groß sein, daß die Hand einer Person dazwischen paßt. Die umständliche Handhabung der Klammer macht die Wartungs- und Reinigungsarbeiten an der Pumpe verhältnismäßig aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe insbesondere eine Drehkolbenpumpe zu schaffen, deren mindestens einer Rotor auf einfache Weise von der Antriebswelle abnehmbar ist und deren Pumpenkammer einfach und gründlich gereinigt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Pumpe nach dem Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpe und den mit Hilfe der von Magneten erzeugten magnetischen Kraft auf der Antriebswelle befestigten Rotoren ist, daß die Rotoren nach dem Entfernen der vorderen Gehäusewand mit wenigen Handgriffen von den in die das Rotorgehäuse bildende Pumpenkammer ragenden Enden der Antriebswelle abgezogen werden können, ohne daß zusätzliche Werkzeuge nötig sind. In einer besonderen Ausführungsform kann der Rotor von der Antriebswelle gezogen werden, indem die vordere Gehäusewand mit dem darin befindlichen Magneten umgedreht wird, so daß der Magnet den Rotor anzieht. Die Montage eines Rotors auf einer Antriebswelle ist so komfortabel, daß sie auch maschinell durchgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Halterung durch die Magnete trägt außerdem dazu bei, daß die Pumpe besonders kompakt gebaut werden kann, da kein gesonderter Raum für die Handhabung der Verbindung zwischen Rotor und Antriebswelle nötig ist. Die magnetischen Kräfte können dabei von Permanentmagneten oder von Elektromagneten erzeugt werden. Der Einsatz von Permanentmagneten hat den Vorteil, daß große magnetische Kräfte auch ohne eine zusätzliche elektrische Versorgung zur Verfügung stehen. Außerdem können die Permanentmagneten an beliebigen Stellen in die Rotoren oder die Gehäuseteile eingebaut werden. Elektromagneten haben dagegen den Vorteil, daß die magnetische Kraft nach Bedarf ein- und ausschaltbar ist. Das Entfernen der Rotoren bei ausgeschalteten Magneten ist besonders einfach.

Die magnetische Halterung hat den Vorteil, daß sie bei allen Pumpentypen, die einen auf einer Antriebswelle befestigten Rotor aufweisen, anwendbar ist. Speziell bei Drehkolbenpumpen ist eine besonders vorteilhafte axiale Halterung der Rotoren (Drehkolben) auf der Antriebswelle möglich, wenn der Rotor oder ein mit dem Rotor verbundenes Teil insbesondere eine Muffe von der magnetischen Kraft gegen einen Anschlag gedrückt wird. Der Anschlag ist dabei vorteilhafterweise eine Kante oder ein Ring der die Antriebswelle umgibt. Durch die einfache Handhabung des vorderen Gehäusedeckels und der Rotoren wird eine komfortable Wartung und Reinigung der Pumpenkammer einer Drehkolbenpumpe mit wenigen Hangriffen ermöglicht. Außerdem hat die erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe den Vorteil, daß in der Pumpenkammer außer in der dichtenden Nabe keine Spalten sind, in denen sich Fördergut absetzen und zur Brutstätte von Keimen werden kann.

Es ist vorteilhaft, in die vordere Gehäusewand der Pumpenkammer Magnete einzusetzen, die abstoßende Kräfte auf zentral unter der zur vorderen Gehäusewand gerichtete Oberfläche der Rotoren ausüben. Nach dem Entfernen der Gehäusewand sind die Rotoren leicht entnehmbar, da keine haltenden Kräfte mehr wirken.

Um die Bildung von Wirbel strömen zu vermeiden ist es vorteilhaft, einen Magneten im Rotor anzuordnen, der eine anziehende Kraft auf das rotierende vordere Ende der Antriebswelle ausübt. Um die anziehende Kraft zwischen dem Ende der Antriebswelle und dem Rotor zu erhöhen ist es vorteilhaft, in das Ende der Antriebswelle ebenfalls einen Magneten einzubauen, der dem Magneten im Rotor mit dem entsprechenden Gegenpol gegenüberliegt. In einer besonderen Ausführungsform der Drehkolbenpumpe ist ein Magnet ringförmig um das Ende der an den Rotor geformten Muffe angeordnet. Dieser Magnet wirkt mit einer anziehenden Kraft auf einen um die Welle verlaufenden ringförmigen Vorsprung oder einen ringförmig angeordneten Magnet.

In einer weiteren Ausführungsform sind Magneten in die zur hinteren Gehäusewand der Pumpenkammer gerichteten Flächen des Rotors eingebaut. Um die anziehende Kraft zu verstärken ist es vorteilhaft, auch in die hintere Gehäusewand Magnete einzubauen, die insbesondere zu einem Ring zusammengesetzt sind. Dadurch wird eine gleichmäßige anziehende Kraft erreicht.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Pumpe sind in den Zeichnungen 1 bis 6 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht durch eine Pumpenkammer bei der die Magnete in der vorderen Gehäusewand und dem Drehkolben eingebracht sind,

Fig. 2 eine Pumpenkammer mit einem Magnet der auf die Antriebswelle wirkt,

Fig. 3 eine Pumpenkammer mit Magneten, die in die hintere Gehäusewand und die Flügel des Drehkolbens eingebaut sind,

Fig. 4 eine Pumpenkammer mit Magneten, die in den Drehkolben und das Ende der Antriebswelle eingebaut sind

Fig. 5 eine Pumpenkammer mit abstoßend wirkenden und anziehend wirkenden Magneten.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils eine Pumpenkammer 1 einer Drehkolbenpumpe. Die Pumpenkammer 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das von einer vorderen Gehäusewand 3 verschlossen ist. Die vordere Gehäusewand 3 ist mit Schrauben 4 am Gehäuse 2 befestigt und mit einer Dichtung 5 abgedichtet. Das Gehäuse 2 weist eine zur vorderen Gehäusewand 3 parallele hintere Gehäusewand 6 auf. In der hinteren Gehäusewand 6 befindet sich eine als dichtende Nabe 7 ausgebildete Bohrung, durch die eine Antriebswelle 8 in die Pumpenkammer 1 eingeführt ist. Auf das in die Pumpenkammer 1 hineinragende Ende 9 der Antriebswelle 8 ist ein Rotor in Form eines Drehkolbens 10 aufschiebbar. Dabei fassen die in der Bohrung 11 des Drehkolbens 10 befindlichen Zähne in ein Zahnprofil 12, das sich auf dem Ende 9 befindet. Die Bohrung 11 ist nicht durchgängig.

An den Drehkolben 10 ist eine axiale Verlängerung in Form einer Muffe 13 angeformt, welche die Antriebswelle 8 umgibt und die die gedichtete Nabe 7 durchfaßt. Die Dichtung 20, welche die Nabe 7 umgibt, liegt somit an der Muffe 13 an. Die Muffe 13 stößt mit einem eingedrehten Rand 13a an einen Anschlag 14 an, der die Antriebswelle 8 ringförmig umgibt. Der Anschlag 14 begrenzt das axiale Verschieben des Drehkolbens 10 in Richtung der hinteren Gehäusewand 6. In die Innenwandung der Muffe 13 ist eine Nut eingedreht, in der ein Dichtungsring (O-Ring) 20a einliegt. Dieser O-Ring 20a dichtet die Muffe 13 gegen die Antriebswelle 8, so daß keine Verunreinigungen zu der den Anschlag 14 bildendenden radial ausgerichteten Fläche gelangen kann.

Die aus der Pumpenkammer 1 herausragende und gegen das Gehäuse 2 abgedichtete Muffe 13 bewirkt, daß in der Pumpenkammer 1 keine Spalten zwischen der Antriebswelle 8 und dem Drehkolben 10 entstehen, in die Fördergut gelangen könnte. Da der Drehkolben 10 auf seiner Vorderseite eine geschlossene Fläche aufweist, ist die Antriebswelle gegen das Fördermedium vollständig abgedichtet.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die axiale Verschiebung des Drehkolbens in die Richtung der vorderen Gehäusewand 3 durch magnetische Kräfte bewirkt, die von zwei Magneten 15 und 16 hervorgerufen werden. Dazu ist der Magnet 15 in der vorderen Gehäusewand 3 eingebaut, während sich der Magnet 16 im Drehkolben 10 hinter einer dünnen Wand 17 eingebaut ist. Die Magneten 15 und 16 sind so gepolt, daß sie sich abstoßen. Der Magnet 15 ist in einer Sackbohrung 18 in der vorderen Gehäusewand 3 eingesetzt die mit einem Deckel 19 verschlossen ist. Die abstoßende Kraft der Magneten drückt den Drehkolben 10 mit der angebrachten Muffe 13 gegen den Anschlag 14, so daß ein Verschieben des Drehkolbens auf der Antriebswelle 8 unmöglich ist. Dabei ist die axiale Kraft der Magneten ausreichend, um eine mechanische Dichtung zu schließen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Magnet 21 derart in den Drehkolben 10 eingebaut, daß er eine anziehende Kraft auf das Ende 9 der Antriebswelle 8 aus ferritischem Material insbesondere Eisen ausübt. Der Abstand zwischen dem Ende 9 dem Magnet 21 ist sehr gering und wird so ausgelegt, daß die anziehende Kraft beim Ausbau des Drehkolbens 10 gut zu überwinden ist.

In Fig. 3 ist eine Pumpenkammer 1 gezeigt, die einen Drehkolben 10 aufweist, der von Magneten 22 die in die hintere Gehäusewand 6 eingebaut sind angezogen wird. Um die anziehende Kraft zu verstärken sind auch in die Flügel des Drehkolbens 10 Magnete 23 eingebaut, die entsprechend gleichgerichtet gepolt sind. Die Magnete 22 und 23 sind konzentrisch um die Antriebswelle 8 angeordnet.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 entspricht dem nach Fig. 2 bis auf die Tatsache, daß zur Unterstützung der anziehenden Kräfte des Magneten 21 auf das Ende 9 der Antriebswelle 10 ein zusätzlicher Magnet 24 in das Ende 9 eingebaut. Beide Magneten 21 und 24 sind gleichgepolt, so daß eine anziehende Kraft entsteht.

Bei dem Ausführungsbeispiel einer Drehkolbenpumpe nach Fig. 5 ist die abstoßende Wirkung der Magnete 15 und 16 (vergleiche Fig. 1) mit der anziehenden Wirkung der Magnete 22 und 23 (vergleiche Fig. 3) vereint. Durch die Kombination mehrerer Magnete besteht die Möglichkeit, die Kraft der einzelnen Magnete geringer zu bemessen um somit der Erzeugung von Wirbel strömen entgegenzuwirken und um die Erwärmung des Drehkolbens und der Pumpenkammer zu homogenisieren.

Die zentral angeordneten und die ringförmigen Magneten sind so geformt, daß keine Unwucht beim Lauf der Pumpe auftritt.

Claims (11)

1. Pumpe insbesondere Drehkolbenpumpe mit mindestens einem in einer Pumpenkammer drehenden Rotor (10), der auf ein in die Pumpenkammer (1) ragendes Ende (9) einer Antriebswelle (8) aufschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine magnetische Kraft den Rotor (10) oder ein mit dem Rotor verbundenes Teil in seiner axialen Lage hält.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Kraft den Rotor (10) oder das mit dem Rotor verbundene Teil gegen einen Anschlag (14) drückt, der eine Verschiebung des Rotors (10) auf der Antriebswelle (8) in axialer Richtung verhindert.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Permanentmagnet die magnetische Kraft erzeugt, die auf ein ferritisches Eisen oder einen anderen Magneten wirkt.

4. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Elektromagnet die magnetische Kraft erzeugt, die auf ein ferritisches Eisen oder einen anderen Magneten wirkt.

5. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rotor (10) eine Muffe (13) angebracht ist, welche die Antriebswelle (8) umgibt, wobei zwischen der Muffe (13) und der Antriebswelle (8) eine Dichtung insbesondere eine O-Ring Dichtung (20a) angeordnet ist.

6. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Drehkolbenpumpe mit mindestens zwei als Drehkolben ausgebildeten Rotoren (10) ist.

7. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet (15) in die vordere Gehäusewand (3) und ein Magnet (16) in der der vorderen Gehäusewand (3) zugewandten vorderen Stirnseite des Drehkolbens angeordnet ist, wobei die Pole der Magnete (15, 16) so ausgerichtet sind, daß die Magnete sich abstoßen.

8. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Drehkolben (10) ein Magnet (21) angeordnet ist, der eine anziehende Kraft auf das vordere Ende (9) der Antriebswelle (8) ausübt.

9. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Magnete (23) in die Flügel des Drehkolbens (10) angeordnet sind, die eine anziehende Kraft auf die hintere Gehäusewand (6) ausüben.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Magnete (22) in der hinteren Gehäusewand (6) angeordnet sind, deren Pole so ausgerichtet sind, daß die Magnete eine anziehende Kraft auf die Magnete (23) der Flügel ausüben.

11. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet (21) in den Drehkolben (10) und ein Magnet (24) in das vordere Ende (9) der Antriebswelle (8) angeordnet ist, wobei die Pole der Magnete (21, 24) so ausgerichtet sind, daß die Magnete sich anziehen.