DE2534740B2 - Spaltrohrkreiselpumpe - Google Patents

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'sn^cch 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)

Patentansprüche:

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