DE2534740A1 - Spaltrohrkreiselpumpe - Google Patents
SpaltrohrkreiselpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Chemie-Spaltrohrkreiselpumpe mit achsparallelen Antriebspermanentmagneten und Kunststoffkorrosionsschutz,
die für eine Antriebsleistung von etwa 1 kW und mehr ausgelegt ist.
Solche in der chemischen Industrie einzusetzenden Kreiselpumpen haben vielfach korrodierende Fördermedien zu pumpen, weshalb dem
Korrosionsschutz eine besondere Bedeutung zukommt. Außer der Verwendung von gegenüber speziellen Fördermedien beständigen Werkstoffen
werden zum Korrosionsschutz auch einige Teile der Pumpen, die insbes. mit dem Fördermedium in Berührung kommen, aus Kunststoff gefertigt
oder sind mit korrosionsbeständigen Kunststoffüberzügen versehen. Insbesondere dann, wenn in chemischen Anlagen giftige und sehr
wertvolle korrodierende Medien zu pumpen sind, ist auf einen nahtlosen Korrosionsschutz besonders zu achten. Es liegt daher der Einsatz
von Kunststoff nahe. Die bisher bekanntgewordenen Pumpen, die Kunststoff zum Korrosionsschutz verwenden, sind in ihrer Ausführungsform den bekannten Pumpen aus metallischen Werkstoffen, insbes. aus
Stahl, Buntmetallen oder Edelstahl im Detail mehr oder weniger nachgebildet. Das bringt es mit sich, daß vielfach Werkstoffkombinationen
verwendet werden müssen. Beispielsweise besteht bei den meisten
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Pumpen die Welle immer noch aus einem metallischen Werkstoff, insbes. Stahl, selbst dann, wenn diese Welle durch Schutzhülsen
in dem Bereich, in dem sie mit dem Fördermedium in Berührung kommt, geschützt ist. Dennoch verbleibt am Austritt da: Welle im Bereich
der Abdichtung eine große Korrosionsgefahr, wenn die Dichtung als Stopfbüchspackung oder als Gleitringdichtung ausgebildet ist. Um
diese Dichtungen zu vermeiden, werden daher besonders gern stopfbüchslose Spaltrohrpumpen eingesetzt, damit man den im chemischen
Betrieb immer strengerforerdenden Anforderungen an den Schutz vor
Immission gerecht werden kann. Stopfbüchslose Pumpen, die vollständig
aus Kunststoff hergestellt sind, ließen sich bisher nicht befriedigend realisieren.
Bei den stopfbüchslosen ChemiekreisiLpumpen mit Spaltrohr sind die
das Pumpenlaufrad tragende Welle und der auf dieser Welle angeordnete innere Antriebsrotor (Innenläufer) von einem vom rückwärtigen
Ende durch einen Boden abgeschlossenen Rohr, dem sogenannten Spalttopf, nach außen abgeschlossen. Es lassen sich zwei
Bauarten unterscheiden. Bei der einen Bauartensogenannten Spaltrohrmotorpumpen,
dient für den Antrieb des inneren mit Magneten besetzten Abtriebsrotors ein von einem Motorstator elektrisch induziertes
Drehfeld. Bei der anderen Bauart tritt an die Stelle des Motorstators ein Permanentmagnetsystem, welches aus auf einem durch
einen getrennten Motor angetriebenen dem inneren Rotor wirkungsmäßig zugeordneten Außenläufer angebrachten Permanentmagneten besteht
(Permanentmagnetpumpe). Bei dieser Bauart können die Permanentmagnete achsparallel zu beiden Seiten des zylindrischen Teils des
Spalttopfs oder radial zu beiden Seiten des Bodens des Spalttopfs ausgerichtet vorgesehen sein. Die beiden grundsätzlichen Bauarten
können in vertikaler und horizontaler Bauweise ausgeführt sein. In jedem Fall müssen Innenläufer und Welle von Lagern geführt und getragen
werden, welche vom Fördermedium geschmiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufagabe zugrunde, eine stopfbüchslose
Chemiekreislepumpe, sogenannte Spaltrohrpumpe, zu schaffen, bei
der sich ein betriebssicherer Korrosionsschutz ohne Verkomplizierung
und Verteuerung der Pumpe erzielen läßt.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Spalt-
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rohrkreiselpumpe mit achsparallelen Antriebspermanentmagneten und
löst die Aufgabe dadurch, daß mit dem Fördermedium in Berührung kommende Bauteile, insbes. Pumpengehäuse, Läufer, Spalttopf und
innerer Rotor (Innenläufer) vollständig aus einem temperatur- und/oder säurebeständigen Kunststoff gefertigt sind, daß die
axialen Stirnenden der vollständig im inneren Rotor eingebetteten Permanentmagnete radial nach außen aufeinander zu verlaufen (d.h.
im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sind) und daß an den Lagerstellen in den Kunststoffwerkstoff den Lagern Härte und
Reibungskoeffizient üblicher Lager verleihende Lagerstoffe eingebettet
sind, in den Kunststoffwerkstoff werden an den Lagerstellen
vorzugsweise Graphit und/oder Molybdändi-sulfid in die an die Lagerflächen angrenzenden Bereiche eingebettet. In Ausgestaltung
der Erfindung ist zur Vermeidung jeglicher fremder Werkstoffe im Bereich der vom Fördermedium benetzten Teile vorgesehen, daß die
Teile des Pumpengehäuses (Pumpeneinlauf , Spiralgehäuseringe, Gehäusering mit Pumpenauslauf und dergl.) an den radialen Teilungsflächen, an denen sie durch Zuganker gegeneinander gepreßt sind,
eine Dichtungsschicht geringer Härte als im übrigen Bereich ausgebildet haben.
Durch die Erfindung ist die vollständige Ausbildung aus Kunststoff
einer Spaltrohrpumpe möglich geworden, da die sich aus der Verwendung von Kunststoff ergebenden speziellen Probleme auf eine Weise
gelöst sind, die keinen Rückgriff auf her-kömmliche Werkstoffe an den Lagern, an der Befestigung der Permanentmagnete und an der
Ausbildung des Spalttopfes erforderlich macht. Es hat sich überraschend herausgestellt, daß bei Spaltrohrpumpen mit achsparallelen
Antriebspermanentmagneten eine vollsiäidige Ausbildung aus Kunststoff
möglich ist, während bei den häufig verwendeten Spaltrohrmotorpumpen für die Abdichtung zwischei dem äußeren Stator und dem inneren
Rotor auf ein sehr dünnes Metallrohr nicht verzichtet werden kann. Eine Verdickung dieses Rohrs in der Wandstärke, wie sie bei der
Ausbildung des Spalttopfs aus Kunststoff unumgänglich ist, vergrößert die in Wärme verwandelten Spaltverluste des Drehfeldes
soweit, daß die erzielbare Förderleistung und Druckhöhe stark reduziert wird, weil infolge von Verdampfungen die Schmierung, .
würde man sie zulassen, unterbrochen werden kann. Die Permanentmagnete
sind auf einfache Weise betriebssicher gehalten. Der Spalttopf ist als frei im Raum stehender Körper nur mit seinem stirn~
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seitigen Befestigungsflansch am Flansch zwischen Ständer
(Antriebsgehäuse) und Puiupengehäuse gehalten.
Für die Herstellung der Pumpe kommen mehrere Kunststoff-Werkstoffe
■in Frage, nämlichsolche, die sowohl teiüperaturbes tändig bis 2000C
als auch resistent gegen ca. 80% aller vorkommenden Medien sind und
sehr gute mechanische Eigenschaften hat. Kunststoffe mit diesen Eigenschaften vermag der Kunststoff-Werkstoff-Fachmann ohne weiteres
anzugeben.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spaltrohrpumpe
ist anhand einer Zeichnung, die die Pumpe im Längsquerschnitt zeigt, näher erläutert.
Die dargestellte Spaltrohrpumpe ist zweistufig. Das Pumpengehäuse,
das mit dem Fördermedium in Berührung kommt, besteht aus einem Gehäusering 1 mit dem Pumpenauslauf, einem die erste Stufe
aufnehmenden Spiralgehäusering 2 sowie einem axialen Einlaufstutzen 3. Am druckseitigen Ende des Pumpengehäuses ist ein Spalttopf
7 vorgesehen, der einen axial nach innen vorspringenden .Lagervorsprung
8 hat. Innerhalb des Gehäuses ist ein einteiliger Pumpenläufer 5 vorgesehen, der auf seiner vordererßeite zwei Kreiselräder
ausgebildet hat und auf seiner rückwärtigen Seite als innerer Antriebsrotor 4 ausgebildet ist, in dessen rückseitige Aussparung
9 der Lagervorsprung des Spalttopfs 7 hineinragt. In den Innenläufer 4 sind im Querschnitt trapezförmige Antriebs-Permanentmagnete
10 vollständig vom Kunststoff-Werkstoff eingeschlossen
derart eingebettet, daß sie sich nach außen mit ihren Stirnflächen 11 konisch verjüngen. Der Innenläufer wird außer auf dem
Lagervorsprung des Spalttopfs 7 auf einem stirnseitig am Lajertopf
befestigten geteilten Lagerring 6 gelagert. An den Lagerstellen des geteilten Lagerrings 6 und des Lagervorsprungs 8 des Spalttopfs
7 sind Graphit oder Molybdändisulfid in die an die Lagerflächen 22
zwischen Lagerring 6 und dem inneren Rotor sowieι die Lagerfläche 23
zwischen dem Lagervorsprung 8 und dem Läufer angrenzenden Bereiche eingebettet,was in der Zeichnung durch kleine Kreuze angedeutet ist.
Die Gehäuseteile 1,2 und 3 sowie der Spalttopf 7 stoßen an radialen
Teilungsflächen 21 aneinander. Während üblicherweise an diesen Stellen Dichtungsringe vorgesehen sind, ist im vorliegenden Fall
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eine Dichtungsschicht geringerer Härte als im übrigen Bereich ausgebildet. Auf diese Weise können Dichtungen entfallen. Die
Aufgabe der Dichtungen wird durch die Bereiche geringerer "Härte
übernommen.
Die Gehäuseteile 1, 2 und 3 und der Spalttopf 7, die ebenso wie der innere Rotor 4, der Läufer 5 und der Lagerring 6 aus Kunststoff
gefertigt sind, werden von einem Ständer 15 getragen, in welchem ein in Lagern 17 durch eine Antriebswelle 18 in Drehung
versetzbarer äußerer Läufer 19, der die achsparallel ausgerichteten
Antriebs-Permanentmagnete 20 trägt, gelagert ist. Gegen den stirnseitigen Flansch des Ständers 15 werden die Gehäuseteile
durch nicht dargestellte Zuganker verspannt, die zu einem stirnseitig am Gehäuseeinlaß 3 anliegenden Flanschring 16 führen.
Außenläufer, Ständer und Flanschring brauchen nicht aus korrosionsbeständigem
Werkstoff bestehen. Sie sind vorzugsweise in herkömmlicher Weise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, so
daß sich die erfindungsgemäße Pumpe dadurch auszeichnet, daß nur alle mit dem Fördermedium in Berührung kommenden Bauteile aus
Kunststoff gefertigt sind. Die Schmierung der Lagerstellen erfolgt in üblicher Weise. Dazu sind in der Zeichnung nicht dargestellte
Schmierkanäle vorgesehen, die von der Druckseite des Läufers zu den Lagerstellen und zum Antriebsspalt führen. Der innere Rotor
kann sich, wie dargestellt, am Lagervorsprung 8 des Spalttopfs abstützen, da der Spalttopf im zylindrischen Teil mit ausreichender
Wandstärke gefertigt sein kann, ohne daß dadurch zu hohe Antriebsverluste im Spalt zu befürchten sind.
Die Lagerstoffe werden dadurch im Bereich der Lagerstellen einge«-
bracht, daß entweder beim Formen der betreffenden Bauteile zunächst eine Schicht aus einer Mischung aus Lagerstoff und Kunststoff in
die Form und, eventuell nach Vorabbinden oder Erstarren, die übrige Kunststoffmenge eingebracht wird,, oder zunächst nur eine Lagerstoffschicht
im Bereich der Lagerstellen in die Form und anschließend nur der Klebstoff eingetragen wird, wobei der Lagerstoff in den
Kunststoff ausreichend weit eindringt.
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Ansprüche
Claims (4)
1.) Spaltrohrkreiselpumpe mit achsparallelen Antriebs-Permanentmagneten
und Kunststoff-Korrosionsschutz, dadurch gekennzeichnet , daß alle mit dem Fördermedium
in Berührung kommenden Bauteile (1 bis 7) ,insbesondere das Pumpengehäuse (1, 2, 3), der Läufer (5), der Spalttopf (7)
und der innere Rotor (4) , vollständig aus einem temperatur- und/oder säurebeständigen Kunststoff gefertigt sind, daß die
axialen Stirnenden (11) der vollständig im inneren Rotor (4) eingebetteten Permanentmagnete (10) radial nach außen aufeinander
zu verlaufen urd daß an den Lagerstellen (22, 23) in den Kunststoff-Werkstoff den Lagern Härte und Reibungskoeffizient üblicher Lager
verleihende Lagerstoffe eingebettet sind.
2. Spaltrohrkreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in den Kunststoffwerkstoff an
den Lagerstellen Graphit oder Molybdändisulfid in die an die
Lagerflächen (22, 23) angrenzenden Bereiche eingebettet sind.
3. Spaltrohrkreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Teile (1, 2, 3, 7) des
Pumpengehäuses an den radialen Teilungsflächen (21) eine Dichtungsschicht geringerer Härte als im übrigen Bereich ausgebildet haben.
4. Spaltrohrkreiselpumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Spalttopf (7) nur mit einem
stirnseitigen Flansch zwischen dem Pumpengehäuse (1, 2, 3) und dem Antriebsständer (15) eingeklemmt gehalten ist.
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