DE2251176A1

DE2251176A1 - CENTRIFUGAL PUMP WITH POSITION-STABILIZED IMPELLER

Info

Publication number: DE2251176A1
Application number: DE2251176A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Boes
Original assignee: Loewe Pumpenfabrik GmbH
Current assignee: Loewe Pumpenfabrik GmbH
Priority date: 1972-10-19
Filing date: 1972-10-19
Publication date: 1974-04-25

Description

Kreiselpumpe mit lage#stabilisiertem Laufrad Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, bei der das Laufrad dreh-und schwenkbar im Gehäuse gelagert ist, insbesondere eine Heizungsumwälzpumpe mit Kugelmotor, und sie bezieht sich auf die Stabilisierung des Laufrades durch Permanentmagnete.Centrifugal pump with position stabilized impeller The invention relates to a centrifugal pump in which the impeller is rotatably and pivotably mounted in the housing, in particular a heating circulation pump with spherical motor, and it relates to the Stabilization of the impeller by permanent magnets.

Heizungsumwälzpumpen sind im allgemeinen als sogenannte Spaltrohrmotorpumpen ausgebildet, bei denen das Laufrad und der naßlauf ende Rotor des Antriebsmotors auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind.Heating circulation pumps are generally known as canned motor pumps formed, in which the impeller and the wet-running end rotor of the drive motor are arranged on a common shaft.

Ein sehr wichtiges und schwieriges Problem bei diesen Pumpen liegt in der Lagerung der Welle, da die Lager nicht nur einem Verschleiß durch schlechte Schmierung oder Verunreinigungen in dem Schmierstoff unterworfen sind, sondern einer zusätzlichen stärkeren Abnutzung durch sogenannte RUttelkräfte. Diese Rdttelkräfte entstehen dadurch, daß der Rotor eines konventionellen Elektromotors niemals in einer stabilen Hittellage geführt ist, sondern durch die magnetischen Kräfte ständig aus seiner Mitte abgelenkt wird. Dadurch kommt es innerhalb der durch das Lagerspiel gegebenen Möglichkeiten zu ständigen schlagenden Bewegungen der Welle in den Lagern. Hierzu kommt bei Heizungsumwälzpumpen wegen ihres Betriebes bei den unterschiedlichsten Temperaturen, daß bei der Lagerspielbemessung der meistens größere Wärmeausdehnungs-Koeffizient der Lagerbuchse ein Lagerspiel erzwingt, welches nur in einem bestimmten Betriebsfall optimal, bei allen davon abweichenden, in der Praxis auftretenden Temperaturen aber zu groß ist.A very important and difficult problem with these pumps lies in the bearing of the shaft, since the bearings are not only subject to poor wear and tear Lubrication or impurities in the lubricant are subject to, but one additional wear and tear due to so-called shaking forces. These round forces arise from the fact that the Rotor of a conventional electric motor is never guided in a stable central position, but by the magnetic Forces is constantly diverted from its midst. This makes it come through within the the bearing play given possibilities for constant beating movements of the shaft in the camps. This comes with heating circulation pumps because of their operation at the different temperatures, that with the bearing clearance dimensioning the mostly larger The coefficient of thermal expansion of the bearing bush forces a bearing play that is only in a certain operating case optimal, in all deviating cases in practice occurring temperatures is too high.

Dieses Problem ist beispielsweise bei den sogenannten Kugelmotorpumpen dadurch gelöst, daß das aus einer Kugel und zwei Pfannen bestehende Lager im Betrieb der Pumpe spielfrei läuft. Wird der Hotor jedoch abgeschaltet und fällt das Magnetfeld dabei zusammen? wird beim Auslaufen des Läufers die zunächst noch stabile Lage lediglich durch die Kreiselkräfte des Läufers beibehalten. Mit abnehmender Drehzahl neigt der Läufer jedoch zum Taumeln, was so stark wird, daß der Läufer an den verschiedensten Stellen mechanisch anstreift und dadurch Geräuschehervorruft. Dieses ist insbesondere dann unangenehm, wenn die Pumpen zur Regelung der Heizungsanlagen thermostatisch gesteuert werden, d.h. bei Wårsebedarf eingeschaltet und nach Erreichen der Solltemperatur abgeschaltet werden. Ein weiteres Problem, welches mit dieser Lagerung verbunden ist, besteht darin, daß bei relativ großen Förderh8hen die hydraulisch wirkenden Axialschubkräfte in der Richtung nach der Saugseite der Pumpe hin größer werden können, als die in entgegengesetzter Richtung wirkenden magnetischen Kräfte, was besonders beim Äuslaufvorgang' also nach Abschalten des Motors, der Fall ist.This problem is for example with the so-called spherical motor pumps solved by the fact that the bearing consisting of a ball and two sockets is in operation the pump runs without play. However, if the Hotor is switched off and the magnetic field falls together? When the runner runs out, the initially still stable position only becomes maintained by the gyroscopic forces of the rotor. Tends with decreasing speed the runner, however, to stumble, which becomes so strong that the runner at the most diverse Mechanically brushes against places and thereby causes noises. This is particular then uncomfortable when the pumps regulating the heating systems are thermostatic can be controlled, i.e. switched on when there is a need for water and after the setpoint temperature has been reached be switched off. Another problem associated with this storage is, consists in the fact that with relatively large delivery heights the hydraulically acting Axial thrust forces in the direction towards the suction side of the pump are greater can than the magnetic forces acting in the opposite direction, what especially during the discharge process' so after switching off the engine, the case is.

Durch die vorliegende Erfindung soll die Aufgabe gelost werden1 eine absolut sichere Stabilität des Laufrades in jeder Lage und bei allen Betribszuständen sicherzustellen.The object of the present invention is to be achieved absolutely safe stability of the impeller in every position and in all operating conditions to ensure.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einer Kreiselpumpe, bei der das Laufrad dreh- und schwenkbar im Gehäuse gelagert ist, insbesondere bei einer Reizungsumwälzpumpe mit Kugelmotor, am Laufrad und im Pumpengehäuse permanentmagnetische Ringe mit gleichnamigen Polen einander gegenüberliegend anzuordnen.To solve this problem it is proposed according to the invention at a centrifugal pump in which the impeller is rotatably and pivotably mounted in the housing is, especially in the case of a stimulation circulation pump with a spherical motor, on the impeller and in the Pump housing permanent magnetic rings with poles of the same name opposite one another to arrange.

Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, die Magnetringe als am Saugmund des Laufrades und Gehäuses angebrachte Spaltringe auszubilden.The magnetic rings have proven to be particularly advantageous as wear rings attached to the suction mouth of the impeller and housing.

Dadurch, daß sich diese Ringe mit den gleichen Polen gegenüberstehen, üben sie eine abstoßende Kraft auf einander aus, d.h. das Laufrad wird stets in Richtung des Motors belastet.Because these rings face each other with the same poles, they exert a repulsive force on each other, i.e. the impeller is always in Direction of the motor loaded.

Durch die besondere Formgebung der Ringe, wie etwa die Anordnung der Spaltringflächen der Magnetringe auf einem (gedachten) Kegelmantel mit seiner; Spitze etwa im Mittelpunkt der Kugel 22 oder durch Ausbildung der einander gegenüberliegenden Flächen der Spaltringe als Teile von Kugelflächen mit gleichen Eugelmittelpunkten, läßt sich nicht nur eine Belastung des Laufrades in Richtung Motor erreichen, sondern auch eine Stabilisierung, d.h. eine Verhinderung jeglicher Taumelbewegungen des Laufrades.Due to the special shape of the rings, such as the arrangement of the Split ring surfaces of the magnet rings on an (imaginary) cone surface with its; top approximately in the center of the ball 22 or by forming the opposing ones Surfaces of the split rings as parts of spherical surfaces with the same Eugel center points, it is not only possible to load the impeller in the direction of the motor, but also also a stabilization, i.e. a prevention of any wobbling movements of the Impeller.

Bei einer Lösung der gestellten Auf gabe mit einer Lage der einander gegenüberliegenden Flächen der Permanentmagnete unter einem Winkel von et @@ 45° ändert sich am Umfang der Magnete der Abstand zwischen diesen, sobald der Läufer durch eine äußere Kraft zum Taumeln angeregt wird. When solving the task posed with one location of each other opposite Areas of the permanent magnets at an angle of et @@ 45 ° changes on the circumference the magnets the distance between them as soon as the runner is affected by an external force is stimulated to tumble.

Die abstoßende Kraft der gleichnamigen Magnetpole nimmt mit wachsendem Abetand voneinander ab bzw. umgekehrt zu, so daß die dadurch wirksam werdenden Stabilisierungekräfte für einen schwingungslosen Lauf des Läufers sorgen. Bei dieser Ausführungsform ist es jedoch möglich, daß es zur mechanischen Berührung der einander gegenüberliegenden Magnetflächen kommen kann, beispielsweise wenn eine besonders große Kippbewegung des Laufrades durch eine momentane Unwucht oder durch eine mechanische Verunreinigung eingeleitet ist.The repulsive force of the magnetic poles of the same name increases with increasing Abetand from each other or vice versa, so that the stabilizing forces that become effective ensure a vibration-free run of the rotor. In this embodiment is However, it is possible that there will be mechanical contact between the opposing Magnetic surfaces can come, for example when a particularly large tilting movement of the impeller due to a momentary imbalance or due to mechanical contamination is initiated.

Vorteilhafter ist deshalb eine Ausbildung der Spaltringflächen als Kugelflächen mit gemeinsamen Mittelpunkten, wobei eine Berührung der Flächen nicht möglich ist. Bei dieser Ausführungsform ändert sich bei einer Taumelbewegung des Laufrades nicht der Abstand swisch.n den einander zugekehrten Magnetflächen, sondern lediglich die Größe der wirksamen Magnetfläche.It is therefore more advantageous to design the split ring surfaces than Spherical surfaces with common centers, whereby a contact of the surfaces is not is possible. In this embodiment, the changes in a tumbling movement The impeller is not the distance swisch.n the facing magnetic surfaces, but only the size of the effective magnetic area.

An Rand der beiliegenden Zeichnungen, auf denen Fig. 1 eine Kugeliotorpumpe teilweise im Schnitt, Fig. 2 die Anordnung der Magnetringe gemäß der Erfindung im Saugmund der Pumpe und Fig. 3 die Ausbildung einer anderen bevorzugten AU8-führungsform der Magnetringe im Saugmund der Pumpe zeigen, soll die Erfindung nachfolgend noch näher erläutert werden.At the edge of the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a Kugeliotor pump partially in section, FIG. 2 shows the arrangement of the magnetic rings according to the invention in FIG Suction mouth of the pump and FIG. 3 shows the design of another preferred AU8 guide form show the magnetic rings in the suction mouth of the pump, the invention is intended below are explained in more detail.

Auf den Zeichnungen sind gleiche Teile iit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie Fig. 1 erkennen läßt, besteht die Kugelmotorpumpe im wesentlichen aus dem Motorgebäuse 18, in dem sich als Stator ein Blechpaket 17 mit Wicklungen 19 befindet, der die Erzeugung des Drehfeldes übernimmt. in das Motorgehäuse 18 ist das Pumpengehäuse 10 angeflanscht, wobei der Motorraum vom Pumpenraum durch die Spaltkalotte 23 getrennt ist. im Pumpenraum läuft das Laufrad 11 um, Welches mit dem angetriebenen, als Käfigläufer ausgebildeten Rotor 16 verbunden ist. Der aus dem Laufrad und dem Käfigläufer bestehende Läufer ist, wie Fig. 1 erkennen läßt, auf einer Kugel 22 gelagert, die in entsprechenden Pfannen 20 bzw. 21 des Läufers bzw. Motorgehäuses liegt.In the drawings, the same parts have the same reference numerals Mistake. As shown in FIG. 1, there is a spherical motor pump essentially from the motor housing 18, in which a laminated core 17 with windings 19 is located, which takes over the generation of the rotating field. in the motor housing 18, the pump housing 10 is flanged, the engine compartment from the pump compartment through the gap cap 23 is separated. The impeller 11 rotates in the pump chamber, which is connected to the driven, designed as a squirrel cage rotor 16. Of the consisting of the impeller and the squirrel cage rotor is, as Fig. 1 shows, mounted on a ball 22, which is in corresponding sockets 20 and 21 of the rotor or motor housing.

Im Betrieb bei eingescbaltetem Motor liegt der Läufer durch die elektroagnetischen Kräfte spielfrei im Lager 20, 21, 22. Beim Ausschalten des Motors und Nachlassen der Kreiseikräfte des Läufers fängt das Laufrad an zu taumeln. Um das Laufrad zu stabilisieren, sollen gemäß der Erfindung vorzugsweise am Baugrund des Laufrades und Gehäuses Spaltringe 12 und 14 aus permanentmagnetischem Material derart angebracht sein, daß gleichnamige Pole einander gegenuberliegen, wodurch die Ringe Abstoßungskräften unterworfen sind.In operation with the motor switched on, the rotor lies through the electro-magnetic Forces free of backlash in bearings 20, 21, 22. When the engine is switched off and diminishes The impeller begins to tumble due to the circular forces of the runner. To the impeller too stabilize should, according to the invention, preferably on the ground of the impeller and housing split rings 12 and 14 made of permanent magnetic material so attached be that poles of the same name lie opposite one another, whereby the rings have repulsive forces are subject.

D4e magnetischen Spaltringe 12, 14 kennen dabei, wie in Fig. 2 dargestellt ist, mit ihren Spaltringflächen auf einer (gedachten) Kegelmantelfläche liegen mit deren Spitze etwa im Nittelpunkt der Kugel 22 oder aber auch bevorzugt, wie in Fig. 9 wiedergegeben ist, als Teile von Kugelflächen mit gemeinsamen Kugelmittelpunkten. Hier ist ein eventuelles Berühren der Spaltringe 13, 15 beim Taumeln des Läufers sicher vermieden.D4e know magnetic split rings 12, 14, as shown in FIG is, with their split ring surfaces lying on an (imaginary) conical surface with the tip of which is approximately in the center of the ball 22 or, however, also preferably, as shown in FIG. 9 is shown as parts of spherical surfaces with common spherical centers. Here there is a possible contact with the split rings 13, 15 when the rotor wobbles safely avoided.

Durch die bevorzugte Ausbildung der permanentmagnetischen @inge zur Stabilisierung des Läufers als Spaltringe, wird der Gefahr der Ablagerung von Verunreinigungen auf der Magnetfläche begegnet, die bei Heizungswasser im wesentlichen aus Fisenoxyden bestehen, da von der Druckseite zur Saugseite ständig ein Flüssigkeitsstroa mit hoher Fließgeschwindigkeit durch den Dichtungs- bzw. magnetischen Spalt fließt und so einem Festsetzen von Verunreinigungen entgegenwirkt.Due to the preferred design of the permanent magnetic rings for stabilization of the rotor as wear rings, there is a risk of impurities being deposited encountered on the magnetic surface, which in heating water essentially consists of fisenoxides exist because there is a constant flow of liquid from the pressure side to the suction side high flow rate flows through the sealing or magnetic gap and thus counteracts the accumulation of impurities.

Claims

Patent claims

1. Gyro in which the impeller can be rotated and swiveled in the housing is mounted, in particular heating circulation pump with spherical motor, thereby marked, that on the impeller (11) and in the pump housing (10) permanent magnetic rings (12, 13, 14, 15) with poles of the same name are arranged opposite one another.

2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the magnet rings than wear rings (12) attached to the suction mouth of the impeller (11) and housing (10), 13, 14, 15) are formed.

3. Centrifugal pump according to claim 1 and 2, characterized in that the split ring surfaces of the magnet rings (i2, 14) on an (imaginary) cone surface lit whose tip is approximately in the center of the ball (22).

4. Centrifugal pump according to claim 1 to 3, characterized in that the opposing surfaces of the split rings (13, 15) as parts of spherical surfaces are formed with the same spherical centers.