DE2712552B1

DE2712552B1 - Magnetkolbenpumpe zum Foerdern von Fluiden

Info

Publication number: DE2712552B1
Application number: DE2712552A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl-Ing Teichmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-22
Filing date: 1977-03-22
Publication date: 1978-09-28
Also published as: ATA144878A; US4231722A; GB1596247A; CH623635A5; AT355915B; JPS53116505A; IT1093898B; IT7821418A0; DE2712552C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetkolbenpumpe zum Fördern von Fluiden, d. h. Gasen oder Flüssigkeiten, bei hohen Drücken und hohen Temperaturen, wobei die Pumpe in einem Thermostaten angeordnet ist und einen in einem Rohr aus nichtmagnetischem Werkstoff frei beweglichen Kolben mit Ausnehmungen für das zu fördernde Fluid aufweist und wobei im Kolben und in dem einen Ende des nichtmagnetischen Rohres je ein Kugelventil vorgesehen ist und wobei ferner die Antriebskraft auf den Kolben durch außerhalb des nichtmagnetischen Rohres angeordnete Permanent-Ringmagnete übertragen wird, die durch eine von einem Elektromotor angetriebene Schubstange hin- und herbewegt werden.

Eine solche Pumpe ist bekannt, vgl. »The Review of Scientific Instruments« Bd. 41, Nr. 10, 1444-1446, Okt 1970. Diese Pumpe ist jedoch nur bei Temperaturen bis 200° C einsatzfähig, da die dort benutzten Kugeln der Ein- und Austrittsventile aus Polytetrafluoräthylen gefertigt sind, das schon bei Temperaturen von ca. 200° C und mäßig hohen Drücken plastische Verformungen erleidet, wodurch die Dichtheit des Pumpensystems nicht mehr gewährleistet ist Ferner ist bei diesem bekannten Pumpensystem die Durchführung für die Schubstange in den beheizten Thermostaten zum Antrieb der Ringmagnete nur mit hohem konstruktivem Aufwand möglich, wobei noch die an der Dichtstelle auftretenden Reibverluste für das elektrische Antriebs system eine Mehrbelastung und eine vorzeitige Abnutzung der Abdichtung verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetpumpe zu schaffen, die bei Temperaturen bis zu 300° C und Drücken bis 700 bar im Dauerbetrieb arbeitet und keiner Abnutzung unterliegt. Diese Aufgabe wird bei einer Pumpe nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Maßnahmen gelöst. Eine weitere Ausbildung dieser Pumpe ist in dem Unteranspruch 2 angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema des Pumpensystems, wobei die Pumpe in einem beheizten, unter Druck eines fluiden

Mediums stehenden Thermostaten angeordnet ist,

F i g. 2 die Magnetkupplung, die die hin- und hergehende Antriebsbewegung auf die Pumpe zu übertragen gestattet, F i g. 3 die Pumpe selbst.

In einem unter dem Druck eines fluiden Mediums, bspw. einer Flüssigkeit, stehenden Thermostaten 1, dessen Wandung nur teilweise dargestellt ist, sind eine Kolbenpumpe 2 und eine Axialbewegungen übertragende Kupplung 3 angeordnet. Der Mantekörper 3a der Kupplung 3 ist durch zwei Verbindungsstangen 4 mit dem Mantelkörper 2a der Pumpe 2 verbunden, so daß dieser Mantelkörper 2a den Bewegungen des Mantelkörpers 3a der Kupplung 3 folgt und dabei längs des Pumpenrohres 5 gleitet. Das in einem Führungsrohr 6 aus nichtmagnetischem Werkstoff, das mit der Wand des Gehäuses 1 dicht verbunden ist, gleitbar angeordnete Kernstück 3/der Kupplung ist über eine Schubstange 7 und eine Pleuelstange 8 mit einer Exzenterscheibe 9 gekoppelt, die von einem regelbaren Gleichstrommotor 10 über ein Getriebe 11 in Drehung versetzt wird. Die Axialbewegungen der Schubstange 7 werden von dem mit der Schubstange verbundenen Kernstück 3/ mit Hilfe von Permanentmagneten auf den Mantelkörper 3a übertragen.

■»5 Der Aufbau der Magnetkupplung 3 ist in Fig.2 dargestellt. Auf dem in dem aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehenden Führungsrohr 6 befindlichen Kernstück 3/ und auf dem außerhalb des Führungsrohres 6 ebenfalls gleitbar angeordneten Mantelkörper 3a

so ist die gleiche Anzahl von axial magnetisierten Ringmagneten 12a bzw. 12/ vorgesehen. Auf je zwei Magnete folgt eine Trennscheibe 13a bzw. 13/ aus weich magnetisierbarem Werkstoff. Die Magnete des Kernstückes 3/ mit den zugehörigen Trennscheiben sitzen zwischen Endplatten 14/ auf einem mit der Schubstange 7 verbundenen Dorn 3b, während das entsprechende Magnetsystem des Mantelkörpers 3a ebenfalls durch Endplatten 14a verschlossen wird, an der die Verbindungsstangen 4 angreifen.

Die den Trennscheiben benachbarten Seiten der Magnete haben die gleiche Polarität, jedoch im Mantelkörper 3a entgegengesetzt zu der Polarität der Magnete des Kernstückes 3/ Hierdurch wird ein starker Magnetfluß und damit eine hohe Kupplungskraft erzielt Ferner bleibt die Kupplung bei einer Stoßbelastung stabil.

Der Aufbau der Pumpe 2 ist in F i g. 3 dargestellt. Das Pumpenrohr 5 aus nichtmagnetischem Werkstoff trennt

ORIGINAL INSPECTED

den Mantelkörper 2a der Pumpe 2 von dem Pumpenkolben 15. Da das Pumpenrohr 5 im Inneren unter Hochdruck steht, muß es entsprechend der hohen thermischen und mechanischen Belastung ausgelegt sein. Das Pumpenrohr ist an beiden Enden mit Hilfe von Druckplatten 16 durch Rohrenstücke 17 mit dem Hochdrucksystem verbunden. Die Abdichtung des Hochdrucksystems gegenüber dem Thermostaten 1 ist durch Metallringe 18 gewährleistet. Diese weisen außen und innen einen Konuswinkel von 15° auf und werden von den Druckringen 19 an die in der Dichtstelle mit 12° geneigte Innenfläche des Pumpenrohres 5 und an die Außenfläche der Rohrendstücke 16 gedruckt. Durch die unterschiedliche Konizität der Dichtflächen ist die Berührungsfläche sehr klein und die Dichtwirkung bei vorgegebener Anzugskraft entsprechend günstig.

Unter der Schubwirkung der Verbindungsstangen 4 gleitet der Mantelkörper 2a der Magnetpumpe 2 — durch zwei Führungsstangen 20 gegen Verdrehung gesichert — hin und her. In dem Mantelkörper 2a sind drei axial magnetisierte Ringmagnete 21 gegenpolig zwischen zwei Polschuhen 22 eingespannt, die so gestaltet sind, daß sie den Verlauf des magnetischen Feldes in das Innere des Pumpenrohres begünstigen, wo der aus gut magnetisierbarem Werkstoff bestehende Pumpenkolben 15 frei beweglich angeordnet ist und einen magnetischen Schluß für das Magnetfeld der Ringmagnete bildet. In Abhängigkeit von der Bewegung des Mantelkörpers 2a bewegt sich der Kolben 15 ebenfalls hin und her. Er ist mit Bohrungen und Ausnehmungen und an einem Ende mit einem Kugelventil 23 versehen, um den Durchfluß und die Förderung des fluiden Mediums zu ermöglichen. Ein

ίο zweites gegensinnig arbeitendes Kugelventil 24 an dem Rohrendstück für den Fluideintritt verhindert den Rückfluß des Fluids bei Rückgang des Kolbens. Die Kugeln der beiden Kugelventile bestehen aus nichtmagnetischem, hochlegiertem Stahl.

Bei der Bewegung des Kolbens 15 auf die Magnetkupplung 3 zu, schließt das Ventil 23 und das vor diesem Ventil befindliche Fluid wird durch das Rohrendstück weiter befördert, während das Ventil 24 öffnet, so daß Fluid nachströmen kann. In der gegenläufigen Bewegung des Kolbens arbeiten die Ventile umgekehrt, so daß das vor das Ventil 24 gelangte Fluid durch die Ausnehmungen in dem Kolben und das Ventil 23 strömen kann. Die Pumpe fördert also bei jedem Hin- und Hergang einmal.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetkolbenpumpe zum Fördern von Fluiden, d. h. Gasen oder Flüssigkeiten, bei hohen Drücken und hohen Temperaturen, wobei die Pumpe in einem Thermostaten angeordnet ist und einen in einem Rohr aus nichtmagnetischem Werkstoff frei beweglichen Kolben mit Ausnehmungen für das zu fördernde Fluid aufweist und wobei im Kolben und in dem einen Ende des nichtmagnetischen Rohres je ein Kugelventil vorgesehen ist und wobei ferner die Antriebskraft auf den Kolben durch außerhalb des nichtmagnetischen Rohres angeordnete Permanent-Ringmagnete übertragen wird, die durch eine von einem Elektromotor angetriebene Schubstange hin- und herbewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln der Ventile (23,24) aus Stahl bestehen, daß für die Dichtung des Hochdrucksystems gegenüber dem Thermostaten (1) Metallringe (18, 19) vorgesehen sind, und daß Verbindungsstangen (4) den die Magnete enthaltenden Mantelkörper (2a) der Pumpe (2) mit dem Mantelkörper (3a) einer Magnetkupplung (3) verbinden, deren Kernstück (3i) in einem mit dem Thermostaten (1) verbundenen und gegen diesen dicht verschlossenen Führungsrohr (6) frei bewegbar angeordnet ist und aus axial magnetisieren Permanent-Ringmagneten (\2i) besteht, die auf einem Dorn (3b) befestigt sind, der mit der Schubstange (7) verbunden ist, wobei der Mantelkörper (3a) die gleiche Zahl festangeordneter, axial magnetisierter Ringmagnete (\2a) wie das Kernstück (3i) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf je zwei Ringmagnete (12a bzw. \2i) eine Trennscheibe (13a bzw. \3i) aus weich magnetisierbarem Werkstoff folgt, wobei die den Trennscheiben benachbarten Seiten der Magnete die gleiche Polarität aufweisen, jedoch im Mantelkörper (3a) entgegengesetzt zu der Polarität der Magnete des Kernstückes (3i)