DE202017005477U1

DE202017005477U1 - Spalttopf

Info

Publication number: DE202017005477U1
Application number: DE202017005477.9U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Albany Engineered Composites Inc
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2017-11-20
Anticipated expiration: 2027-10-25

Abstract

Spalttopf dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf mindestens dreiteilig ausgeführt ist, aus einem Spalttopfmantel aus Faserkunststoffverbund sowie einem separaten Spalttopfboden besteht, wobei der Spalttopfmantel im Übergang zum Spalttopfboden eine radial einwärts ausgeprägte Materialansammlung aufweist, und der Spalttopf auf der dem Innendruck zugewandter Seite aus einem Liner besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spalttopf, wobei der Bereich der Spalttopfmitte – der sogenannte Spalttopfmantel – nichtmetallisch ausgeführt ist und der Spalttopfboden als separates Bauteil ausgebildet ist. In dem Übergangsbereich zwischen Spalttopfmantel und Spalttopfboden erstreckt sich dabei eine Materialansammlung radial einwärts wobei der zylinderartige Spalttopfmantel am Ende der radial einwärts ausgeprägten Materialansammlung mit einem Spalttopfboden verbunden ist.
Ein über die Jahre gestiegenes Bewusstsein für den Schutz von Umwelt und Mitarbeitern führt zu immer strenger werdenden Gesundheits- und Sicherheitsvorschriften in jeglichen Industriezweigen. Besonders im Betrieb chemischer und petrochemischer Anlagen ist es wichtig den Austritt aggressiver und giftiger Medien möglichst gering zu halten. Ein Manko üblicher Kreiselpumpen sind hier die Wellendichtungen. Sie können verschleißen und werden undicht, wodurch das Fördermedium austritt. Regelmäßige Wartungen aufgrund des Verschleißes sind kostenintensiv und reduzieren die Verfügbarkeit der Anlage.
In der Richtlinie 2008/1/EG „über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung” werden für bestimmte industrielle Tätigkeiten Vorschriften zum Schutz der Umwelt festgelegt. Sie fordert für einige Anlagen stets die beste verfügbare Technik (BVT) und begrenzt unter anderem die Emissionen von Pumpen stark. In sogenannten BVT-Merkblättern, welche eine Zusammenstellung der besten verfügbaren Techniken darstellen, werden auch dichtungslose und somit vollkommen leckage-, sowie wartungsfreie Pumpen aufgeführt. In dichtungslosen Pumpen läuft der Motor entweder als „Nassläufer” im Fördermedium oder wird mithilfe einer Sperrung vom Medium getrennt. In Magnetkupplungspumpen wird diese Trennung mithilfe eines Spalttopfes erreicht, über den das Drehmoment mithilfe von Magnetrotoren übertragen wird. Gegenüber Nassläufern schließt diese Bauart das Risiko aus, dass die Motorwicklungen bei beschädigtem Mantel mit dem Fördermedium in Kontakt kommen.
In Magnetkupplungspumpen rotieren Magnete auf einem äußeren Rotor um den Spalttopf und übertragen das Drehmoment auf einen magnetbesetzten Rotor im Inneren des Spalttopfes. Die Magnetkupplung wird somit zum Antrieb der Pumpe eingesetzt und bietet den Vorteil, dass Pumpe und Motor in einer Einheit ohne die Notwendigkeit einer Wellen- oder Gleitringdichtung gebaut werden können. Dabei ist der Spalttopf meist mit einem Innendruck beaufschlagt.
Werden metallische Spalttöpfe (aufgrund der chemischen Beständigkeit handelt es sich dabei häufig um Hastelloy) verwendet, so induziert das rotierende Magnetfeld in diesen Wirbelströme. Die mechanische Antriebsleistung wird dabei in Wärmeleistung von oft mehreren Kilowatt umgewandelt wodurch sich einerseits den Wirkungsgrad der Pumpe mindert, andererseits über den Spalttopf auch das Fördermedium erwärmt wird.
Es ist daher vorteilhaft, wenn insbesondere der Spalttopfmantel im Bereich des rotierenden Magnets die Ausbildung von Wirbelströmen verhindert. Durch den Einsatz von z. B. Kunststoffen, Faserverbundwerkstoffen (auch als Faserkunststoffverbunde (FKV) bezeichnet) oder Keramiken, lässt sich die Induktion von Wirbelströmen nahezu gänzlich vermeiden.
Die übertragbare Leistung hängt zudem signifikant von der Größe des Spaltes zwischen den Magneten des inneren und des äußeren Rotors ab. Je kleiner der Spalt zwischen den Magneten des inneren und des äußeren Rotors ist, desto größer das übertragbare Drehmoment.
Es besteht daher der Wunsch nach einfachen, dünnwandigen Spaltrohren aus Materialien, die zu geringen bzw. zu keinen Wirbelstromverlusten führen.
Faserverbundwerkstoffe eignen sich aufgrund ihrer Materialeigenschaften in besonderer Weise zur Herstellung besonders dünnwandiger Spalttöpfe. Nachteilig sind die Mediendurchlässigkeit sowie die teilweise unzureichende Medienbeständigkeit von Faserverbundwerkstoffen. Dies wird durch Kombination der Faserverbundwerkstoffe mit entsprechend geeigneten dichtenden und medienbeständigen Materialien vermieden. Befinden sich diese Materialien auf der dem Innendruck zugewandten Seite des Spalttopfes werden diese als Liner bezeichnet.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Spalttöpfe bekannt, die aus nichtmetallischen Werkstoffen bestehen. Diese Spalttöpfe sind dabei zumeist monolithisch ausgeführt.
DE 1 03 22 465 A1 beschreibt eine Trennhülse einer mehrteiligen Spalttopfkonstruktion, wobei Öffnungen der Trennhülse dichtend an Halteteilen anliegen und Befestigungs- sowie Dichtmittel die Teile der Spalttopfkonstruktion dichtend miteinander verbinden. Die Trennhülse ist als Rohrabschnitt eines in Wickeltechnik hergestellten, faserverstärkten mehrlagigen Rohres ausgebildet.
Aus DE 10 2009 033 111 A1 ist ein Spalttopf bekannt, der aus einem zylindrischen, nichtmetallischem Grundkörper besteht, wobei die Anschlussgeometrie im Bereich des Spalttopfbodens zwei senkrecht zur Längsachse verlaufende Stirnflächen aufweist, die als Dichtungsflächen dienen.
Die DE 36 26 934 A1 betrifft ein Spaltrohr für eine permanentmagnetische Kupplung, bei der das Spaltrohr zumindest im Bereich des zwischen den Antriebsmagneten wirkenden Magnetfeldes aus einem innenliegenden Metallrohr und einer das Metallrohr abstützenden Umhüllung aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht.
Die EP 0 822 641 B1 offenbart einen Spaltrohrmotor, bei dem eine Hülse zwischen Stator und Rotor vorgesehen ist, an der eine Endplatte aus gleichem Material angeschweißt wird.
Bei den bekannten Bauarten von FKV-Spalttöpfen sind hohe Wanddicken erforderlich, um die auftretenden Kräfte aufnehmen zu können. Zudem erfordern die Bauarten einen stark gewölbten Deckelbereich, der einen hohen Platzbedarf erfordert.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde einen dünnwandigen Spalttopf zu entwickeln, ohne die Druckfestigkeit, Einsatztemperatur, Medienbeständigkeit und Dichtheit negativ zu beeinflussen. Weiterhin soll die Erfindung einen möglichst flachen Deckel aufweisen um platzsparend zu bauen und gleichzeitig minimale Wirbelstromverluste in der Kupplung erzeugen und zudem eine präzise und wirtschaftlich fertigbare Lösung ermöglichen.
Ziel der Erfindung ist es daher die Faserausnutzung zu verbessern und so die Druckfestigkeit zu erhöhen bzw. dünnwandigere FKV-Spalttöpfe zu ermöglichen. Je schmaler der Spalt zwischen den Magnetrotoren ausgeführt werden kann, desto höhere Drehmomente lassen sich übertragen. Die Bauart soll zudem mit einem geringen Platzbedarf im Deckelbereich auskommen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht mit Schnitt des erfindungsgemäßen Spalttopfes in einer ersten Ausführungsform, in dem ein Spalttopfmantel (1), der Übergang zum Spalttopfboden (2), der Spalttopfboden (3), der Spalttopfflansch (4) sowie der Liner (5) dargestellt sind. Der Liner (5) ist auf der schematischen Ansicht an der dem Innendruck zugewandten Seite des Spalttopfes angeordnete.
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

DE 10322465 A1 [0011]
DE 102009033111 A1 [0012]
DE 3626934 A1 [0013]
EP 0822641 B1 [0014]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Richtlinie 2008/1/EG [0003]

Claims

Spalttopf dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf mindestens dreiteilig ausgeführt ist, aus einem Spalttopfmantel aus Faserkunststoffverbund sowie einem separaten Spalttopfboden besteht, wobei der Spalttopfmantel im Übergang zum Spalttopfboden eine radial einwärts ausgeprägte Materialansammlung aufweist, und der Spalttopf auf der dem Innendruck zugewandter Seite aus einem Liner besteht.
Spalttopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Spalttopfboden und Spalttopfmantel, am Übergang zum Spalttopfboden über eine radial einwärts ausgeprägte Materialansammlung, formschlüssig erfolgt.
Spalttopf nach Anspruch 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Faserkunststoffverbund des Spalttopfmantels aus Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern oder Basaltfasern besteht.
Spalttopf nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Liner aus PA, POM PE, PP, PC PSU, PES PEI, PVDF, PTFE, PPS, PEEK, PAI oder PI besteht.