DE2534740B2 - Spaltrohrkreiselpumpe - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Che-iie-Spaltrohrkreiselpumpe mit achsparallelen Antriebspermanentmagneten
und Kunststoffkorrosionsschutz, die für eine Antriebsleistung von etwa 1 kW und mehr ausgelegt ist ίο
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 beständi-
gen 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 Korrosions- ^
schutz 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 wer- h()
den müssen. Beispielsweise besteht bei den meisten 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. t>">
Dennoch verbleibt am Austritt der 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 strenger werdenden 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 Chemiekreiselpumpen 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 Bauart, den sogenannten 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 mäßig zugeordneten Außenläufer angebrachten Permanentmagneten besteht (Perirjanenlmagneipumpe). Bei dieser Bauart
können die Permanentmagnete achsparallel zu beiden Seiten des zylindrischen Teils des Spaittopfs oder radial
zu beiden Seiten des Bodens des Spalttopfs ausgerichtet vorgesehen sein. Die beiden grundsätzlichen Bauarten
können in vertikaler und horizontaler Bauweise ausgeführt sein. Ik jedem Fall müssen Innenläufer und
Welle von Lagern geführt und gelragen werden, welche vom Fördermedium geschmiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stopfbüchslose Chemiekreiselpumpe, 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 Spaltrohrkreiselpumpe mit achsparallelen
Antriebspermanentmagneten und löst die A-jfgabe
dadurch, daß mit dem Fördermedium in Berührung kommende Bauteile, insbes. Puirpengehäuse, Läufer,
Spalttopf und innerer Rotor (Ir.nenläufer) 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 herkömmliche Werkstoffe
an den Lagern, an der Befestigung der Permanentma-
gnete und an der Ausbildung des Spalttopfes erforderlich
macht Es hat sich überraschend herausgestellt, daß bei Spaltrohrpumpen mit achsparallelen
Antriebspermanentmagneten eine vollständige Ausbildung aus Kunststoff möglich ist, während bei den häufig
verwendeten Spaltrohrmotorpumpen für die Abdichtung zwischen 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, vergröQert 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
stirnseitigen Befestigungsflansch am Flansch zwischen Ständer (Antriebsgehäuse) und Pumpengehäuse gehalten.
Für die Herstellung der Pumpe kommen mehrere Kunststoff-Werkstoffe in Frage, nämlich solche, die
sowohl temperaturbeständig 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 vorderen Seite 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 Kunststoil-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 !^agertopf 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 sowie in die an 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.
ίο Während üblicherweise an diesen Stellen Dichtungsringe
vorgesehen sind, ist im vorliegenden Fall 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 Lagerrring 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 ""ägt gelagert ist.
Ge41Cn den stirpsei'i^en F'sncch de1* Ständers 15 werd*10
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 4 kann sich, wie
dargestellt, am Lagervorsprung 8 des Spalttopfs abstützen, da der Spalttopf im zylindrischen Teil mit
■ίο ausreichender Wandstärke gefertigt sein kann, ohne
daß dadurch zu hohe Antriebsverluste im Spalt zu befürchten sind.
Die Lagerstoffe werden dadurch im Bereich der Lagerstellen eingebracht, daß entweder beim Formen
■r> 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
w Lagerstellen in die Form und anschließend nur der
Klebstoff eingetragen wird, wobei der Lagerstoff in den Kunststoff ausreichend weit eindringt.
Hierzu 1 Blatt Zeich/ uigen
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 ι ο
gefertigt sind, daß die axialen Stirnenden (11) der vollständig im inneren Rotor (4) eingebetteten
Permanentmagnete (10) radial nach außen aufeinander zu verlaufen und 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 Lagersteilen Graphit oder
Molybdändisulfid in die an die Lagerflächen (22, 23) angrenzenden Bereiche eingebettet sind.
3. Spaltrohrkrcisclpumps 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 3, dadurch gekennzeichnet, daI3 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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