-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spalttopfanordnung mit einem
keramischen Spalttopf und einem ringförmigen äußeren
Stützelement, wobei die Spalttopfanordnung eine fluiddichte
Trennung eines Rotors von einem Stator ermöglicht.
-
Aus
dem Stand der Technik sind Spalttöpfe in verschiedenen
Ausgestaltungen bekannt. Einsatzgebiete bekannter Spalttöpfe
sind beispielsweise Magnetkupplungen bei Kreiselpumpen, bei denen eine
mit Permanentmagneten versehene Rotorwelle von einem Stator durch
den Spalttopf getrennt ist. Aus der
EP 0 268 085 B1 ist beispielsweise eine Kreiselpumpe
bekannt, bei der zwei ineinander gesteckte Spalttöpfe verwendet
werden, wobei der erste Spalttopf aus einem chemisch beständigen
Kunststoff und der zweite Spalttopf aus einem faserverstärkten Kunststoff
besteht. Je nach Art des Kunststoffes ist jedoch der innere Spalttopf
nur gegenüber bestimmten Medien korrosionsbeständig,
so dass sich eine große Vielfalt an verschiedenartigen
Spalttöpfen für verschiedene Medien ergibt. Ferner
ist für den doppelten Spalttopf ein relativ großer
Materialeinsatz notwendig.
-
Ferner
ist es bekannt, Spalttöpfe ausschließlich aus
Keramik herzustellen. Aus Festigkeitsgründen müssen
derartige Spalttöpfe jedoch sehr dickwandig ausgeführt
werden. Dies vergrößert jedoch den Abstand zwischen
den Magneten am Rotor und dem Stator, so dass dadurch die übertragbare
Leistung reduziert wird. Daher weisen derartige Spalttöpfe
nur geringes übertragbares Drehmoment auf.
-
Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spalttopfanordnung
bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher kostengünstiger
Herstellbarkeit eine sichere Abdichtung gegen eine Vielzahl von
verschiedenen Medien sicherstellt und hohe übertragbare
Drehmomente ermöglicht.
-
Dies
wird erfindungsgemäß durch eine Spalttopfanordnung
mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Die
erfindungsgemäße Spalttopfanordnung weist demgegenüber
den Vorteil auf, dass sie einen keramischen Spalttopf hat, welcher
jedoch nur eine geringe Wandstärke aufweisen muss. Um die
notwendige Festigkeit der Spalttopfanordnung sicherzustellen, ist
an einer Außenseite des Spalttopfes ein ringförmiges
Stützelement vorgesehen, welches vorzugsweise aus einem
faserverstärkten Material hergestellt ist. Dieses Stützelement
nimmt die mechanischen Belastungen der Spalttopfanordnung auf, wohingegen
der keramische Spalttopf einen hervorragenden Schutz gegenüber
chemischen und abrasiven Angriffen bereitstellt. Das ringförmige
Stützelement ist dabei erfindungsgemäß an
einem zylindrischen Abschnitt des Spalttopfes angeordnet und überdeckt
in Axialrichtung die Hälfte oder über die Hälfte
des zylindrischen Abschnittes. Somit kann erfindungsgemäß durch
das Keramikmaterial eine Spalttopfanordnung mit hoher chemischer
Beständigkeit gegenüber praktisch allen Medien
erreicht werden und durch das ringförmige äußere
Stützelement ein exzellentes mechanisches Verhalten erreicht
werden.
-
Das
ringförmige Stützelement wird vorzugsweise aus
einem faserverstärkten Material, beispielsweise aus Kohlefasern
und/oder Glasfasern und/oder Kevlarfasern, hergestellt.
-
Weiter
bevorzugt ist das ringförmige Stützelement in
einer Ausnehmung am Spalttopf angeordnet. Hierdurch kann ein erfindungsgemäßes
Herstellungsverfahren dergestalt ausgeführt werden, dass die
Faserstützstruktur direkt auf den äußeren
zylindrischen Abschnitt des Spalttopfes aufgewickelt wird und in
einem anschließenden Schritt dann verfestigt bzw. verbacken
wird. Dadurch wird auch eine sehr gute Verbindung zwischen den faserverstärkten, ringförmigen
Stützelement und dem Spalttopf erhalten. Alternativ kann
ein von dem einen vorhergehenden Schritt hergestelltes hohlzylinderförmiges
Stützelement auf den äußeren Mantel des
Spalttopfes aufgeschoben werden und beispielsweise mittels Verkleben
mit diesem verbunden werden.
-
Weiter
bevorzugt umfasst der Spalttopf einen Ringflansch an einem dem Bodenbereich
entgegengesetzten Ende. Der Ringflansch ist somit integral mit dem
Spalttopf gebildet und bildet für das ringförmige Stützelement
einen Anschlag in axialer Richtung. Das ringförmige Stützelement
ist dabei besonders bevorzugt vollständig am gesamten zylindrischen Abschnitt
des Spalttopfes vorgesehen.
-
Die
Erfindung betrifft ferne eine Magnetkupplung für eine Pumpe,
insbesondere eine Kreiselpumpe, sowie eine Pumpenanordnung mit einem
erfindungsgemäßen Spalttopf.
-
Davon
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben.
In der Zeichnung ist:
-
1 eine
schematische Schnittansicht einer Spalttopfanordnung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
-
2 eine
schematische Schnittansicht einer Spalttopfanordnung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 eine Spalttopfanordnung 1 gemäss
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail
beschrieben. Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Spalttopfanordnung 1 einen
Spalttopf 2 und ein zylindrisches Stützelement 7.
Der Spalttopf 2 ist aus einem Keramikmaterial hergestellt
und umfasst einen zylindrischen Mantelbereich 3, einen
Bodenbereich 4, einen Flanschbereich 5 sowie einen Übergangsbereich 6 zwischen
dem Mantelbereich 3 und dem Flanschbereich 5.
Der Spalttopf weist am zylindrischen Mantelbereich 3 eine
relativ geringe Wandstärke auf, da am äußeren
Umfang des Mantelbereiches 3 das ringförmige Stützelement 7 angeordnet
ist. Das Stützelement 7 ist dabei über
eine gesamte Länge L in Axialrichtung X-X des Mantelbereiches 3 angeordnet.
Das ringförmige Stützelement 7 ist dabei
aus einem faserverstärkten Material hergestellt und ist
auf den Spalttopf 2 aufgeschoben. Mittels einer Klebeverbindung 8 ist
das Stützelement 7 am Mantelbereich 3 des
Spalttopfes 2 fixiert.
-
Durch
die erfindungsgemäße Kombination des keramischen
Werkstoffes für den Spalttopf 2 und des faserverstärkten
Materials für das Stützelement 7 kann
somit eine hohe chemische Beständigkeit des Spalttopfes 2 sowie
eine hohe Verschleißfestigkeit sichergestellt werden, so
dass der Spalttopf bei äußerst aggressiven Medien
eingesetzt werden kann. Das faserverstärkte ringförmige
Stützelement 7 stellt dabei die mechanischen Eigenschaften
der Spalttopfanordnung 1 sicher. Am Bodenbereich 4 weist der
Spalttopf 2 eine relativ große Wandstärke
auf, so dass dort die mechanische Festigkeit aufgrund der hohen
Wandstärke des keramischen Bodenbereiches 4 sichergestellt
ist. Gleiches gilt für den Flanschbereich 5. Ein
weiterer Vorteil der Spalttopfanordnung des ersten Ausführungsbeispieles
liegt darin, dass das Stützelement 7 im Voraus
hergestellt werden kann und zur Montage lediglich auf den Spalttopf
aufgeschoben werden muss. Dies stellt eine sehr kostengünstige
und einfache Herstellung sicher. Weiterhin kann aufgrund der geringen
Wandstärken des Mantelbereiches 3 sowie des Stützelementes 7 erreicht
werden, dass nur geringe Einbußen betreffend die Drehmomentübertragung
hinzunehmen sind, da der Abstand zwischen Stator und Rotor sehr
gering sein kann.
-
Somit
kann erfindungsgemäß das Problem keramischer Spalttöpfe
hinsichtlich der begrenzten Druckfestigkeit bei geringen Wanddicken,
welche bei Magnetkupplungen jedoch unabdingbar sind, gelöst werden.
Auch ist keine Gefährdung der Spalttopfanordnung durch äußere
Krafteinwirkungen, z. B. bei der Handhabung, wie einem Transport
oder einer Montage, vorhanden. Ferner löst die Erfindung
auch das Problem reiner faserverstärkten Spalttöpfe,
welche häufig einem chemischen und/oder abrasiven Angriff
durch aggressive Medien ausgesetzt sind und insbesondere bei geringen
Wandstärken schnell Dichtigkeitsprobleme aufweisen können.
Die Erfindung kombiniert somit in geschickter Weise einen keramischen
Spalttopf mit einem faserverstärkten Stützelement,
wobei ein Verlust an übertragbarem Drehmoment minimiert
ist und die Spalttopfanordnung trotzdem sehr einfach und kostengünstig
hergestellt werden kann.
-
2 zeigt
eine Spalttopfanordnung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet
sind. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist
bei der Spalttopfanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels
eine Ausnehmung 9 an einem Außenumfang des Mantelbereiches 3 vorgesehen.
Das ringförmige Stützelement 7 ist dabei
in der Ausnehmung 9 angeordnet. Bei dieser Ausführung
der erfindungsgemäßen Spalttopfanordnung ist es
möglich, dass das faserverstärkte Material im Bereich
der Ausnehmung in einem ersten Schritt um den äußeren
Mantelbereich 3 herumgewickelt werden kann, bis die Ausnehmung 9 vollständig
ausgefüllt ist, d. h. ein absatzfreier Übergang
zum Bodenbereich 4 vorhanden ist. In einem nächsten
Schritt wird dann das herumgewickelte Fasermaterial gebacken und
dadurch das ringförmige Stützelement 7 hergestellt
wird. Durch den Verfestigungsvorgang des herumgewickelten Fasermaterials
wird gleichzeitig auch eine hervorragende Verbindung zwischen dem
Stützelement 7 und dem Spalttopf 2 erreicht. Damit
kann insbesondere auf eine zusätzliche Klebeverbindung
o. ä. verzichtet werden. Wie im ersten Ausführungsbeispiel
ist das Stützelement 7 dabei über die
gesamte Länge L des zylinderförmigen Mantelbereiches 3 des
Spalttopfes 2 vorgesehen. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die
dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
-
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
-