DE3111212A1

DE3111212A1 - LIQUID PUMP

Info

Publication number: DE3111212A1
Application number: DE19813111212
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. 6370 Oberursel Weber
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1981-03-21
Filing date: 1981-03-21
Publication date: 1982-09-30
Also published as: EP0060993B1; EP0060993A2; EP0060993A3; DE3266733D1

Description

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5000 Köln SO, den 17. März 1931 - 4._r Unser Zeichen: D Hl/13 AE-ZPB Neu/Bi5000 Cologne SO, March 17, 1931 - 4th _r Our reference: D Hl / 13 AE-ZPB New / Bi

FlüssigkeitspumpeLiquid pump

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit vollständig gekapseltem Pumpengehäuse mit unmagnetischer Außenwand und mit berührungslosem magnetischem Drehfe.ldantrieb des zumindest teilweise magnetisierbarer Pumpenläufers durch einen ' fremdgetriebenen magnetisierten Rotor, insbesondere als Gasturbinenhilfsmaschine.The invention relates to a liquid pump with a completely encapsulated pump housing with a non-magnetic Outer wall and with contactless magnetic rotary field drive of the at least partially magnetizable pump rotor through a ' externally driven magnetized rotor, in particular as a gas turbine auxiliary machine.

Es ist die DE-PS 20 58 062 bekannt, bei der eine berührungsfreie Lagerung des Rotors durch die Wechselwirkung zwischen magnetischen und hydrodynamischen Kräften zustande kommt. Hierdurch ist eine besondere sphärische Gestaltung des Pumpenrades bzw. eine Trennung von Pumpenrad und Antriebsläufer bedingt. Insbesondere zur Erzeugung des hydrodynamischen Lagerfilms sind aufwendige bauliche Maßnahmen erforderlich.It is known from DE-PS 20 58 062, in which a contact-free mounting of the rotor by the interaction comes about between magnetic and hydrodynamic forces. This is a special one spherical design of the pump wheel or a separation of pump wheel and drive rotor required. Complex structural measures are required in particular to generate the hydrodynamic bearing film.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den an sich bekannten Antrieb durch ein magnetisches Drehfeld für die Anwendunc? in einer Flüssigkeitspumpe aufs äußerste zu vereinfachen. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Rotor mit einer innenzylindrischen Ausnehmung cas Pumpengehäuse koaxial umgibt und an seiner Zylinde-rf lache dauermagnetisch polarisiert ist und daß der Pumpenläufer mit Beschaufelung einstückig ist, eine zylindrische Außenfläche aufweistThe present invention is based on the object the known drive by a magnetic rotating field for the application? in a liquid pump to simplify to the utmost. The inventive The solution is that the rotor coaxially surrounds the pump housing with an inner cylindrical recess and permanently magnetic on its cylinder surface is polarized and that the pump rotor is in one piece with blading, has a cylindrical outer surface

CO010.00 pg F 350/1CO010.00 pg F 350/1

KJÖckner+toboldl-DeutzAG Λ^ί^ίΓΜΕ^KJÖckner + toboldl-DeutzAG Λ ^ ί ^ ίΓΜΕ ^

- 5 - 17.03.1931- 5 - March 17, 1931

D 81/13D 81/13

und in einem Lager abgestützt ist. Die einfachen Grundformen des antreibenden Rotors, djzs Gehäuses und des Pumpenläufers und die einfache, im wesentlichen der axialen Abstützung dienende Lagerung ermöglichen es, eine vollständig gekapselte Flüssigkeitspumpe zu vertretbarem Aufwand herzustellen, die für einen äußerst weiten Drehzahlbereich geeignet ist. Ihr wesentlicher Vorteil liegt darüberhinaus in den äußerst geringen Einbaumaßen, die sie für den Einbau in der Nabe eines Gasturbinenrotors geeignet machen. In einfachster Ausführung wird ein aus ferromagnetischem Metall bestehender Pumpenläufer durch einfache, in der Zylinderfläche des Rotors eingelassene Dauermagneten angetrieben. Günstig ist es auch, wenn der Pumpenläufer und/oder der Rotor in sektorieller, insbesondere einander entsprechender Verteilung im Grundmaterial dauerrnagnetisiert ist. Zwischen den Sektoren unterschiedlicher Polarität können dabei in günstiger Weise radiale Nuten angebracht werden. Ein geeigneter Werkstoff für den Pumpenläufer ist Kobaltsamarium, das als Sintermaterial verarbeitet werden kann. Die axiale Abstützung und gleichzeitige Zentrierung des Pumpenläufers, der bevorzugt mit radialer Beschaufelung oder einfachen radialen Kanälen ausgebildet ist, kann bevorzugt durch eine zentrisch angeordnete Kugel erfolgen. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Kugelkalottenlagers kann erforderlichenfalls die Kugeloberfläche mit eingeäzten Spiralrillen versehen sein. Das Pumpengehäuse, das zur Kleinhaltung des Luftspaltes besonders dünnwandig ausgeführt werden muß, besteht vorzugsweise aus Slizium-Nitrit-Keramik.and is supported in a warehouse. The simple forms of the driving rotor, djzs housing and the pump rotor and the simple, substantially to the axial support serving storage allow the production of a fully encapsulated liquid pump at a reasonable cost, which is suitable for a very wide speed range. Their main advantage lies in their extremely small installation dimensions, which make them suitable for installation in the hub of a gas turbine rotor. In the simplest version, a pump rotor made of ferromagnetic metal is driven by simple permanent magnets embedded in the cylinder surface of the rotor. It is also advantageous if the pump runner and / or the rotor are permanently magnetized in a sectoral, in particular mutually corresponding distribution in the base material. Radial grooves can advantageously be made between the sectors of different polarity. A suitable material for the pump rotor is cobalt samarium, which can be processed as a sintered material. The axial support and simultaneous centering of the pump rotor, which is preferably designed with radial blading or simple radial channels, can preferably be done by a centrally arranged ball. To increase the load-bearing capacity of the spherical cap bearing, the spherical surface can, if necessary, be provided with etched spiral grooves. The pump housing, which must be made particularly thin-walled in order to keep the air gap small, is preferably made of silicon-nitrite-ceramic.

WöcknertHumbotdt-Oeute AG /JA 2^k.S"SJ EU?WöcknertHumbotdt-Oeute AG / JA 2 ^ k.S "SJ EU?

- 6 - 17.03.1931 D 81/13- 6 - 17.03.1931 D 81/13

Wie bereits erwähnt, ist die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe z.B. als Brennstoffpumpe besonders für leicht und kostengünstig hergestellte GasturbinentriebwerkeAs already mentioned, the liquid pump according to the invention is particularly suitable as a fuel pump, for example and inexpensively manufactured gas turbine engines

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kurzer Lebensdauer geeignet, wie z.B. fur Einfachflugkörper benutzt werden. In der Ausgestaltung als Gasturbinenbrennstoffpumpe besteht die bevorzugte Anordnung darin, daß das Pumpengehäuse in der Nase des Lufteintritts an mehreren Streben aufgehängt ist, wobei letztere zugleich als Teile eines Vorleitrader; dienen können und in inneren Kanälen die Ansaug- und Förderleitung für die Pumpe enthalten.short lifespan, e.g. for single missiles to be used. In the embodiment as a gas turbine fuel pump The preferred arrangement is that the pump housing is in the nose of the air inlet is suspended from several struts, the latter at the same time as parts of a guide vane; can serve and contain the suction and delivery lines for the pump in inner channels.

Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch das vordere Ende eines Gasturbinenrotors mit einer erfindungsgemäßen Pumpenausführung.The drawing shows a section through the front end of a gas turbine rotor with one according to the invention Pump design.

Es ist ein gebauter Gasturbinenläufer 1 mit einer ersten Verdichterbeschaufelung 2 gezeigt. Am Gasturbinengehäuse 3 sind Streben 4 und 5 angebracht, die eine strömungsgünstige Nase 6 im Einlauf der Gasturbine tragen, an der über eine Verschraubung 7 das Pumpengehäuse 8 befestigt ist. Eine Abdichtung erfolgt durch einen Dichtring 9. Die unten dargestellte Strebe 5 enthält eine Ansaugleitung 10, die in einen zentralen Kanal 11 in der Nase 6 mündet, der in den axialen Eintritt des Pumpenläufers 13 übergeht. Der Pumpenläufer 13 ist mit einer im wesentlichen radialen Beschaufelung 14 versehen, die jedoch einen axialen Austritt hat, der mit einem koaxialen Ringraum 15 in der Nase 6 verbunden ist. Dieser Ringraum hängt wiederum zusammen mit einer Förderleitung 16 in der oben dargestellten Strebe 4 und geht in eine-n Kan?.l 17 an der Außenseite des Gas turbinengehäuse^ 3 über. DtTA built gas turbine rotor 1 with first compressor blades 2 is shown. On the gas turbine casing 3 struts 4 and 5 are attached, which carry a flow-favorable nose 6 in the inlet of the gas turbine, on the The pump housing 8 is fastened via a screw connection 7. A sealing ring 9 is used for sealing. The strut 5 shown below contains a suction line 10, which is in a central channel 11 in the nose 6 opens, which merges into the axial inlet of the pump rotor 13. The pump rotor 13 is essentially with a radial blading 14 provided, which, however, has an axial outlet with a coaxial annular space 15 is connected in the nose 6. This annulus is in turn connected to a delivery line 16 in the strut 4 shown above and goes into a-n channel? .l 17 on the outside of the gas turbine housing ^ 3 above. German

1000010.80 pg F ata/i1000010.80 pg F ata / i

KJöckner+fcsnboldt-Oeutz AGKJöckner + fcsnboldt-Oeutz AG

- 7 - 17.03.1981- 7 - March 17, 1981

D 31/13 V.D 31/13 V.

Pumpenläufer 13 stützt sich über eine zentrische Kugel 18 an einem Lagerkörper 19 im Pumpengehäuse 8 ab. Auf der Gegenseite zum Lager 13, 19 erfolgt die Abdichtung zwischen Saug- und Druckseite und die axiale Fixierung des Pumpenlaufers 13 durch einen Dichtring 20,auf dem sich ein Gleitring 21 federnd abstützt. Das an der Außenseite dünnwandige zylindrische Pumpengehäuse 0 bildet mit . einer inneren Zylinderflache 22 im Gasturbinenläufer 1 einen engen Luftspalt 12, wobei im Überdeckungsbereich Dauermagnete 23 in die Zylinderfläche 22 des Gasturbinenläufers 1 eingelassen sind.The pump rotor 13 is supported on a bearing body 19 in the pump housing 8 via a central ball 18. on the opposite side to the bearing 13, 19 is the seal between the suction and pressure side and the axial fixation of the pump rotor 13 by a sealing ring 20 on which a sliding ring 21 is resiliently supported. The cylindrical pump housing 0, which is thin-walled on the outside, also forms. an inner cylinder surface 22 in the gas turbine rotor 1 a narrow air gap 12, wherein in the overlap area Permanent magnets 23 are let into the cylinder surface 22 of the gas turbine rotor 1.

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Claims

Wöckner-Humbddt-Deute AG

5000 Cologne 80, March 17, 1981 Our reference: D 81/13 AE-ZPB New / Bi

Claims

Liquid pump with completely encapsulated pump housing, with non-magnetic outer wall and with contactless magnetic rotating field drive of the at least partially magnetizable pump rotor by an externally driven magnetizable rotor, in particular as a gas turbine auxiliary unit,
characterized in that the rotor (l) with an inner cylindrical recess surrounds the pump housing (3) coaxially and on its cylindrical surface (22)
is permanently magnetically polarized, and that the pump rotor (l3) is in one piece with the blades (14),
a cylindrical outer surface (24) 'on v / eist and is supported in a bearing (18, 19).

2. Liquid pump according to claim 1,
characterized in that the rotor (1) has permanent magnets (23) embedded in its cylindrical surface (22).

3. Liquid pump according to one of the claims
1 or 2,

characterized in that the pump rotor (13) and / or the rotor (1) is permanently magnetized in a sectoral distribution is.

4. Liquid pump according to one of claims to 3,

characterized in that the pump rotor (13) and / or the rotor (1) to reinforce the sectorial

Klöckner-HumboMt-Oeutz AGKlöckner-HumboMt-Oeutz AG

- 2 - March 16, 1931

D 81/13

Magnetization having radial grooves between the sectors of different polarity.

5. Liquid pump according to one of claims 1 to 4,

characterized in that the pump rotor (13) is made of cobalt samarium, in particular as a sintered material, consists.

6. Liquid pump according to one of claims 1 to 5, with a pump rotor with a substantially radial flow (14),

characterized in that the pump is located perpendicular to the axis sealing and sliding surfaces (20, 21) between Has suction side and pressure side and a centering bearing (18, 19) for support on the opposite side.

7. Liquid pump according to one of claims 1 to 6,

characterized in that the pump housing (B) consists of '' Made of silicon nitride ceramics.

8. Liquid pump according to one of claims 1 to 7, as a gas turbine auxiliary unit, characterized in that car; Pump housing (8) coaxial is fixedly arranged in the hub area of the gas turbine and that the driving rotor (1) with a bladed gas turbine rotor is connected.

9. Liquid pump according to claim 3, characterized in that the pump housing (C) on several with aerodynamic profile provided, internal

1000010 80 pg · F 360/11000010 80 pg.F 360/1

KJöckner-Humbotdl-Deulz AG

- 3 - 17.03.19 ?. 1

D 81/13

specially designed as a guide vane in their entirety Struts (4, 5) is attached to the gas turbine housing (3), of which at least individual intake (lO) and conveyor lines (16) included.