DE2058062B2 - Magnetische Umlaufmaschine - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine motorangetriebene magnetische Umlaufmaschine, deren Motorstator außerhalb
und der Rotor innerhalb des Pumpenraumes und der Förderflüssigkeit angeordnet ist, und bei welcher
der Magnetfluß einen in einer sphärischen Fläche liegendeii
Magnetspalt durchsetzt.
Es ist bekannt, elektrische Maschinen dadurch zu lagern, daß ein Lagerspalt mit einem unter Druck ste
henden fließbaren Stoff ausgefüllt wird, wobei der Druck so groß ist, daß er zur Überwindung der Lagerkräfte
ausreicht. Es ist weiter bekannt, den Läufer einer Pumpe durch Magnetkräfte anzutreiben die auf
einem Polring mit sphärischer Oberfläche wirken, welche im Mittelpunkt dieser sphärischen Oberfläche
mit einem Kugellager schwenkbar gelagert ist. Diese sogenannten Sphäromagnetpumpen haben sich immer
dann bewährt, wenn der Pumpenkreislauf von dem antreibenden Element hermetisch getrennt werden
soll.
Die Lagerung eines umlaufenden Polringes erfordert sowohl in radialer als auch in axialer Richtung
eine Abstützung, die in der Regel durch nur um die Rotationsachse der Maschine drehbar radial und axial
gelagerte Wellen bewirkt wird. Es sind magnetische Umlaufmaschinen bekanntgeworden, bei denen an
die Stelle einer nur drehbar gelagerten Welle eine Lagerung durch eine Kugel tritt, die eine universelle
Verschwenkung des umlaufenden Polrings zuläßt. Durch geeignete Zuordnung der Zentren der Isodynamen
auf den einander zugewandten Polen der beiden Polringe wird der magnetisch nur durch eine Kugelfläche
unterstützte umlaufende Polring so stabilisiert, daß er sich im ungestörten Lauf wie ein starr
gelagerter Läufer verhält. Derartige magnetische Umlaufmaschinen, die insbesondere im Pumpenbau
Eingang gefunden haben, weisen Magnetspalte auf, die auf der Oberfläche einer Kugel liegen, deren Zentrum
mit dem Zentrum der Lager-Kugelfläche zusammenfällt. Während bei kleinen Maschiner aufeinandergleitende
konkave und konvexe Flächen das Lager bilden, wird bei großen Maschinen ein berührungsloser
Betrieb durch Verwendung hydrodynamisch tragender Lager verwirklicht. Dieser setzt konvexe und
konkave Lagerpartner großen Durchmessers voraus. Dabei müssen die sphärischen Flächen der Lagerpartner
genau konzentrisch zum sphärischen Magnetspalt angeordnet sein, was hohe Präzision voraussetzt.
Es sind weiter magnetische Kupplungen bekannt, bei denen der angetriebene und der antreibende Polring
einen sphärischen Luftspalt begrenzen und der angetriebene Polring auf einem im Zentrum des Luftspalts
angeordneten sphärischen Lager taumelnd aufgehängt ist. Außerdem ist eine elektrische Maschine
mit unmittelbar schleifender Verbindung zwischen Ständer und Läufer bekannt, bei der diese Elemente
scheibenförmig ausgebildet sind.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung
darin, die berührungslose Lagerung von magnetischen Umlaufmaschinen der eingangs bezeichneten Art zu
verwirklichen.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß auf der luftspaltseitigen Läuferoberfläche Spiralrillen angeordnet
sind, die zu einer Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks im Luftspalt in der Weise führen, daß die Förderflüssigkeit
der Pumpe bei Betrieb in diesen Spalt hineingepreßt wird, und der magnetische Spalt gleichzeitig
Lagerspalt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird dieselbe Aufgabe dadurch gelöst, daß
zu einer Erhöhung des Druckes im Luftspalt außerhalb der Pumpe vorgesehene druckerzeugende Einrichtungen,
z. B. Kompressoren für flüssiges oder gasförmiges Kältemittel, Gaskompressoren, Wasserpumpen
oder Preßluftkompressoren, vorgesehen sind, die beim Betrieb der Pumpe in diesen Spalt hereingepreßt
werden und der magnetische Spalt gleichzeitig
Das wesentliche der Erfindung besteht also darin,
daß der Magnetspalt gleich der Lagerspalt der Umlaufmaschine ist
Die Erzeugung des Druckes kann in an sich bekannter Weise durch in Umfangsrichtung verlaufende
Rillen, z. B. Spiralrillen, erfolgen, es kann jedoch auch ein Fördermittel durch eine Hilfseinrichtung, z. B. einen Kompressor, auf einen Druck gebracht werden,
der hoch genug ist, um den umlaufenden Polring gegen
die Kraft des axial gerichteten Magnetkraftvektors um einen geringen Betrag anzuheben, so daß der Lauf
berührungslos erfolgt. Als fließbare Stoffe zur Erzeugung des ununterbrochenen Tragfilmes eignen sich
sowohl Flüssigkeiten als auch Gase. Auch eine Kombination von Flüssigkeiten und Gasen kann zur Erzeugung des tragenden Filmes eingesetzt werden.
Durch geeignete Mittel, z. B. Spiralrülen, wird Flüssigkeit nur entlang der Peripherie des Lrgerspaltes in
diesen hineinbefördert, wobei eine starke Druckzunahme des Flüssigkeitsfilmes erfolgt. Gleichzeitig jedoch wird durch geeignete Maßnahmen die Flüssigkeit
so stark aufgeheizt, daß sie verdampft, so daß der größere Teil des tragenden Filmes durch Dampf gebildet
wird. Hierdurch werden die durch Scherspannung verursachten Verlustleistungen stark herabgesetzt.
Als vorteilhafte Maßnahme hat sich die Verwendung schlecht wärmeleitender Materialien für die Oberflächen-Schicht der Polringe oder auch eine induktive
Aufheizung einer im Magnetspalt angeordneten Trennwand erwiesen.
Sollen fließbare Stoffe von geringer kinematischer Zähigkeit zur Bildung des tragenden Filmes herangezogen werden, so führt dies zu sehr kleinen Lagerspalten. Der kleinste geometrisch erreichbare Lagerspalt
ergibt sich aus der Summe der Beträge, um die die innere Oberfläche des konkaven und die äußere
Oberfläche de& konvexen Polringes von der geometrischen Lagerfläche abweichen. Zur Vermeidung nur
schwer herstellbarer Toleranzen sieht die Erfindung gegebenenfalls vor, eine der Polflächen durch eine
dünne Schicht abzudecken und zwischen der Polfläche und dieser Schicht einen leicht verformbaren oder
flüssigen Stoff einzubringen. Durch diese Maßnahmen werden punktförmige Berührungen der beiden Oberflächen vermieden und gleichzeitig wird ein annähernd konstanter Lagerspalt erreicht. Der Lagerspalt
wird vorteilhaft als sphärische Fläche ausgebildet, wobei die Magnetkräfte eine Stabilisierung der geometrischen Achse des umlaufenden Polringes bewirken.
An die Stelle der stabilisierenden Magnetkräfte kann jedoch auch der Formschluß bei kegeliger Ausbildung
des Magnetspaltes treten. Zur Vermeidung trockener Reibung beim Anlauf sieht die Erfindung für die im
Lagerspalt einander zugekehrten Oberflächen Materialien mit geringen Haftreibungsbeiwerten, wie beispielsweise Polyfluortetraäthylen, vor, jedoch kann
der Lagerspalt auch durch nur während der Anlaufphase belastete Lagerbereiche auf einen Mindestwert,
der trockene Reibung durch gegenseitige Berührung größerer Flächen ausschließt, gebracht werden.
Die Hauptanwendungsgebiete der Erfindung sind: a) Flüssigkeitspumpen oder Mischer.
Der Druck im Lagerspalt wird bei Verwendung nicht verunreinigter Fördermittel vorteilhaft
durch Spiralrillen erzeugt. Bei Förderung sch webestoffhaltiger Flüssigkeiten wird entweder Leitungswasser oder Preßluft zum Abheben des
umlaufenden Polringes eingesetzt. Bei leicht siedenden Flüssigkeiten wird der tragende Film
vorteilhaft aus dem Dampf des Fördermittels gebildet. Bei Fördermedien höherer Viskosität
wird durch geeignete Wärmeisolation der gleitenden Körper oder künstliche Aufheizung im
Lagerspalt eine Verringerung der Zähigkeit des den tragenden Film bildender» Fördermittels
durch Erwärmung bewirkt, in Fällen, in denen ίο heterogene Stoffe gefördert werden, wie z. B.
häufig in der Petrochemie, werden niederviskose Flüssigkeiten in den Lagerspalt gepreßt,
b) Schleuderverdichter.
Den fließbaren Stoff zur Erzeugung des Abhebens bildet hier das komprimierte Gas. Bei der
Förderung von zu kondensierenden Gasen, beispielsweise in Kältekreisläufen, wird ein kleiner
Teilstrom des Kondensates in den Lagerspalt eingeleitet.
c) Gyroskopische Geber.
Für gyroskopische Geber, wie Kreiselkompasse oder Flugkreisel, für Anzeige- oder Stabilisiergeräte, wird der tragende Film durch Preßluft
oder auch durch ein Gas erzeugt, dessen Druck höher ist als der Druck des im Gerätegehäuses
eingeschlossenen Gases.
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße magnetische ι» Umlaufmaschine, bestehend aus einem ersten magnetischen Polring 1, der über eine hohle Welle 2 angetrieben wird und dessen über dem Umfang angeordnete magnetischen Pole 3 von abwechselnder
Polarität auf einer konkaven sphärischen Fläche 4 He-J5 gen. Die Zentren der Isodynamen dieser magnetischen Pole liegen auf einem Kegelmantel 5, dessen
Spitze 6 sowohl mit dem Zentrum der konkaven sphärischen Fläche 4 des Polringes 1 als auch mit dem
Zentrum der konvexen Fläche 7 des zweiten Polringes 9 mit den magnetischen Polen 8 zusammenfällt.
Die Trennwand 10 befindet sich im Magnetspalt zwischen der konkaven Fläche 4 und der konvexen Fläche 7.
Auf der Lochkreisebene 11 befinden sich gleichmäßig über den Umfarg verteilt kegelige Ausbuch
tungen 12, deren tiefster Punkt durch eine Bohrung 13 durchbrochen ist. Diese Bohrungen 13 kommunizieren mit dem Hohlraum 14, der über eine Leitung
15 mit einem Raum verbunden ist, in dem ein höherer so Druck herrscht als an der gegenüberliegenden Seite
der sphärischen Trennwand 10. Durch diese Leitung 15 wird ein geeigneter fließbarer Stoff geleitet, z. B.
bei Schmutzwasser-Pumpen Leitungswasser, bei Kältemittel-Kompressoren flüssiges oder gasförmiges
Kältemittel, bei Schweröl-Pumpen Leichtöl und bei Gas-Kompressoren Preßgas, bei Wasserpumpen auch
Preßluft. Die den Magnetspalt und die Trennwand 10 durchsetzenden magnetischen Kraftlinien 17 erzeugen Kräfte, die sich beim Betrieb in umfangsgerichtete
Vektoren zerlegen lassen. Jede Verschwenkung des Polringes 9 um eine andere Achse als die Rotationsachse 18 führt zu Kräften, die eine Rückstellung des
Polringes 9 in seine Ausgangslage bewirken. Da diese Kräfte nur auf einer Kugelhälfte angreifen, verbleibt
eine resultierende Kraft, die zum Pol der Trennwand 10 gerichtet ist.
Fig. 2 zeigt eine Kreiselpumpe mit einem berührungslos gelagerten Polring in einem in der Achse lie-
genden Schnitt. Das magnetische Drehfeld wird durch den Polring 21 erzeugt, der aus annähernd koaxialen
Blechringen, vorzugsweise einem Spiralwendel, besteht und in dessen Nuten 22 Spulen 23 eingelegt sind.
Das Gehäuse 24 geht an der Ansaugseite in einen Flansch 25 über, während es auf der Pumpenseite mit
der Trennwand 26 am Umfang verbunden ist. Flansch und Tennwand werden durch das Rohr 27 miteinander
verbunden, durch das das Durchsatzmedium entsprechend dem Pfeil 28 strömt. Der Läufer besteht
aus dem Schaufelkranz 29 und dem Polring 30 aus weichmagnetischem Material, der vorzugsweise eine
Käfigwicklung 30a wie ein Elektromotorenanker trägt. Die Rückseite des Schaufelkranzes bildet ein
Hohlkörper 31, in dem sich ein schwerer Ring 32 befindet, welcher den Läufer zum Schnittpunkt von
Rotationsachse 33 und Äquatorebene 34 äquilibriert. Der gemäß dem Pfeil 28 eintretende Förderstrom tritt
nach Verlassen der Beschaufelung 29 in den schaufellosen Ringbereich 35 ein, danach erfolgt die Umsetzung
des Austrittsdralles in Druckerhöhung durch den J^itschaiifellcran/ 36. dessen Schaufeln eine Umlenkung
der Laufrad-Austrittsströmung mit der Umfangskomponente 37 in eine axial in den Druckstutzen
38 eintretende drallfreie Strömung bewirken. Beim Start der Pumpe gleitet der Läufer mit der konvexen
Oberfläche 39 in der konkaven Oberfläche der Trennwand 26. Durch in Fig. 3 gezeigte Rillen 44,
45 bildet sich ein tragender Flüssigkeitsfilm. Der Film ist in Abhängigkeit von diesen Rillen 44, 45 um so
dicker, je höher Umfangsgeschwindigkeit und Viskosität sind, während sich die Schichtdicke umgekehrt
zum magnetisch und hydraulisch verursachten Axialschub einstellt. Es bildet sich also in Abhängigkeit vom
Betriebspunkt ein Kräftegleichgewicht, welches zu einem stabilen, berührungslosen Lauf des Laufrades
führt. Die Schaufeln 36 sind durch eine hohlkalottenförmige Wand 19 miteinander verbunden. Diese
Wand bewirkt, daß der Läufer 29, 30, 32 nach Abschaltungdeselektrischen
Stromes in seiner Lage verbieibt. Die Massenverteilung der Massen, insbesondere 30 und 32, ist so gewählt, daß das Integral aus
Massenverteilung mal dem Quadrat des Durchmessers für in Rotationsebene liegende Durchmesser größer
ist als für auf anderen Ebenen liegende Durchmesser. Hierdurch wird bewirkt, daß der Läufer
aufgrund seiner gyroskopischen Kräfte in der magnetisch und strömungsmechanisch vorgeschriebenen
Lage stabil bleibt, nachdem der Strom abgeschaltet ist.
Fig. 3 zeigt schematisiert die Trennkalotte 26 der Fig. 2, auf der eine Kunststoffolie 40 aus einem
Werkstoff mit geringem Haftreibungsbeiwert aufgelegt ist, die längs der Peripherie 41 und längs des
Spannringes 42 flüssigkeitsdicht eingespannt ist. Zwischen der Wandung 26 und der Folie 40 befindet sich
eine dünne Flüssigkeitsschicht 43, die bewirkt, daß die spezifische Anpreßkraft pro Flächeneinheit der
Folie 40 zum Polring 30 überall gleich ist. Zum Aufbau einer hydrodynamischen Tragschicht sind Rillen
44 und 45 in der Folie 40 vorgesehen, durch welche sich im mittleren Bereich 47 ein Druck aufbaut, der
zum Abheben des Läufers führt.
Fig. 4 zeigt eine Ausbildung des Erfindungsgegenstandes, bei dem die Polfläche des umlaufenden Polringes
50 konkav und die Polfläche des stationären Polringes 51 zum Luftspalt 52 hin konvex ausgebildet
sind. Auch hier besitzt das Magneteisen 53 des Läufers eine Käfigwicklung 54 mit umlaufenden Kurzschlußringen
55 aus elektrisch gut leitendem Material. Oberhalb des Magneteisens 53 befinden sich die
Schaufeln 56. Der Stator 51 ist durch ein Spiralwendel aus magnetisch weichem Eisenblech, dessen Windungen
57 außerdem axial zueinander verschoben sind, gebildet. Die Spulen 58 liegen auf Kegelmänteln und
sind durch das Gehäuse 59, welches gleichzeitig die unmagnetische Wandung im Luftspalt 52 bildet, vom
Pumpenraum 60 getrennt. Die Ansaugung erfolgt gemäß Pfeil 61 durch das Eintrittsrohr 61e. Das Spiralgehäuse
62 endet im Austrittsstutzen 63.
Fig. 5 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen auf eine Kupplung. Der Luftspalt
zwischen dem Läufer 65 und einem umlaufenden Außenmagneten 66 wird durch eine um die Rotationsachse
67 rotierend gedachte Gerade 68 erzeugt. Der Magnetspalt bildet damit den Mantel eines Kegelstumpfes. Der umlaufende Permanentmagnet 66 wird
durch den Motor 69 angetrieben. Das Motorgehäuse 70 ist iTiJt der ünmagneiischen Trennwand 7i dichtend
verbunden, so daß weder Flüssigkeit noch Gas in das Motorinnere eindringen kann. Auf der Oberfläche des
Läufers 65, der von rechts gesehen gegen den Uhrzeigersinn rotiert, befinden sich Rillen 72, die wiederum
zur Erzeugungeines Überdruckes im Raum 63 dienen und damit die gleichen Funktionen haben, wie die beschriebenen
Rillen 44 und 45 (Fig. 3). Der Läufer 65 treibt über eine Achse 75 ein Pumpenlaufrade 76
an, welches gemäß dem Pfeil 77 ansaugt und in einem konzentrischen Pumpengehäuse 78 einen Druck aufbaut.
Der Abdeckring 80 verhindert das Eindringen von Sand in den Raum 81, der mit dem Spalt 68 kommuniziert.
Das Rückschlagventil 82 verhindert das Zurückströmen der Wassersäule bei unterhalb des Systems
angeordneter Pumpe, z. B. in Brunnen.
Fig. 6 zeigt eine weitere Abwandlung der Erfini
dung als Flüssigkeitspumpe für hohe Fördermengen bei kleinen Drücken. Der Polring 85 mit den Leitern
86, dem Kurzschlußstück 87 und der Kurzschlußplatte 88 trägt eine Beschaufelung 89, die von einem Abdeckring
90 begrenzt ist. Das Drehfeld wird durch den ; stationären Polring 21 und die Spulen 23 erzeugt. Die
Trennwand 91 weist eine Rille 92 auf, in der Kugeln 93 aus ferromagnetischem Material liegen. Durch einen
Ringmagneten 94 liegen die Kugeln an der Trennwand 91 an. Im Kurzschlußstück 87 befinde;
ι sich ebenfalls eine Rille 95. Beim Einschalten bewirkt der Magnetvektor 16, daß die Kugeln 93 mit den Rillen
92 und 95 ein Axialkugellager bilden. Sobald die Förderung eingesetzt hat, überwiegt der vom hydraulischen
Rotorschub resultierende Vektor 96 gegenüber dem Vektor 16, so daß nunmehr die sphärische
Außenfläche des Abdeckringes 90 in der sphärischen Innenfläche 97 des ansaugseitigen Gehäuseteiles 98
gelagert ist. Durch Rillen 34 und 35 wird ein hydrodynamisch tragender Film aufgebaut Wenn infolge Veränderung
der Drosselzahl der Vektor 96 kleiner wird als der Vektor 16, wirkt der konkave Bereich 99 mit
der Oberfläche des Polringes 85 zusammen, so daß die Kugeln 93 nur während der Hochlaufphase die
Unterstützung übernehmen. Die Rille 95 hat eine solche Breite, daß der Rotor Verschwenkungen in einem
gewünschten Maße ausführen kann.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Motorangetriebene magnetische Umlauf maschine, deren Motorstator außerhalb und der
Rotor innerhalb des Pumpenraumes und der Förderflüssigkeit angeordnet ist, und bei welcher der
Magnetfluß einen in einer sphärischen Fläche liegenden Magnetspalt durchsetzt, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der luftspaltseitigen Läuferoberfläche Spiralrillen angeordnet sind, die
zu einer Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks im Luftspalt in der Weise führen, daß die Förderflüssigkeit
der Pumpe bei Betrieb in diesen Spalt hineingepreßt wird, und der magnetische Spalt gleichzeitig
Lagerspalt wird.
2. Motorangetriebene magnetische Umlaufmaschine, deren Motorstator außerhalb und der
Rotor innerhalb des Pumpenraumes und der Förderflüssigkeit angeordnet ist, und bei welcher der
Magnetfluß einen in einer sphärischen Fläche liegenden Magnetspalt durchsetzt, dadurch gekennzeichnet,
daß zu einer Erhöhung des Druckes im Luftspalt außerhalb der Pumpe vorgesehene druckerzeugende Einrichtungen, z. B. Kompressoren
für flüssiges oder gasförmiges Kältemittel, Gaskompressoren, Wasserpumpen oder Preßluftkompressoren,
vorgesehen sind, die beim Betrieb der Pumpe in diesen Spalt hereingepreßt werden
und der magnetische Spalt gleichzeitig Lagerspalt wird.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abstützelemente (92) vorgesehen
sind, die eine Berührung des Rotors (85) und der den Stator begrenzenden Wandung (91)
beim Anlauf und Auslauf verhindern.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus in einer
Rille (92) liegenden ferromagnetischen Kugel (95) besteht, die durch einen Permanentmagneten
(94) an den Stator gezogen wird.
5. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der statorabgewandten
Seite des Rotors (31) eine Vorrichtung (46, 47) angeordnet ist, die einen axialen Formschluß bildet.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung der Berührung
der den axialen Formschluß bildenden Elemente (46 und 47) Spiralrillen vorgesehen sind,
die das Fördermedium zu einer Druckbildung veranlassen.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische
Spalt auf einer sphärischen Fläche verläuft.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
AT1168169A AT307236B (de) | 1969-12-16 | 1969-12-16 | Strömungsmaschine,insbesondere Kreiselpumpe |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2058062A1 DE2058062A1 (de) | 1971-06-24 |
DE2058062B2 true DE2058062B2 (de) | 1979-09-20 |
DE2058062C3 DE2058062C3 (de) | 1980-06-12 |
Family
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0401761A2 (de) * | 1989-06-05 | 1990-12-12 | Ebara Corporation | Magnetpumpe |
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