DE3545214A1

DE3545214A1 - Stopfbuchsenlose hermetische magnetkupplung

Info

Publication number: DE3545214A1
Application number: DE19853545214
Authority: DE
Inventors: Miloslav Kos; Petr Dipl.-Ing. Brünn/Brno Prikryl
Original assignee: KRALOVOPOLSKA STROJIRNA
Current assignee: KRALOVOPOLSKA STROJIRNA
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1986-07-03
Also published as: CH669645A5

Description

Stopfbuchsenlose hermetische Magnetkupplung
Die B'rfindung betrifft eine stopfbuchsenlose hermetische Nagnetkupplung mit einem Innenrotor, einem Außenrotor und mit einer hermetischen Trennwand in einem Arbeitsspalt, die für die Übertragung der Drehbewegung bestimmt ist.
Derartige Kupplungen dienen einer Übertragung einer Drehbewegung, und dabei auch der Überlastsicherung.
Die Übertragung einer Drehbewegung in einen drucklosen Arbeitsraum, Druck- oder Vakuumraum wird bisher mittels Stopfbuchsen oder einer hermetischen Magnetkupplung durchgeführt. Die Stopfbuchsen sind in Betrieb unzuverlässig, für höhere Arbeitstemperaturen kompliziert. Sie bilden wegen des Einflusses der Abnutzung eine Gefahr und Quelle der Undichtheit. Die Stopfbuchsen sind gleichfalls dann nicht geeignet, wenn in einer Arbeitsumgebung völlige Sterilität gesichert sein soll.
Hermetische Magnetkupplungen derzeitiger Konstruktionen sind entweder in ihren Maßen sehr groß oder sehr kostspielig angesichts des verwendeten magnetischen Werkstoffs auf der Basis edler Erden. Ihre Magnetpole werden durch ein antikorrosives Rohr auf dem ganzen Umfang des Arbeitsspalts geschützt, was die Herstellung kompliziert, den Wirkungsgrad unter Einfluß der magnetischen und elektrischen Leitfähigkeit erniedrigt und den Arbeitsspalt zwischen den Magnetpolen vergrößert. In einigen Fällen werden die Magnetpole oder selbst die Magnete ohne Polschuhe überhaupt nicht geschützt und unterliegen den Wirkungen des sie umgebenden Mediums oder entwerten ihrerseits das sie umgebende Medium. Die groBen Abmessungen stellen bedeutende Ansprüche an die Herstellung der Kupplung, vorzugsweise jedoch der hermetischen Fernwand und an den Schutz der mit dem Arbeitsraum verbundenen Teile gegen die Einflüsse des Betriebsstoffes. Die Vorrichtung ist schwer und sie ist anspruchsvoll vom Gesichtspunkt des Energieverbrauchs i Betrieb. Bei der Konstruktion ohne die Polschuhe ist die schwere Formgebung und die Bearbeitung des Magnetwerkstoffs dringend notwendig, wobei der Magnetfluß im Arbeitsspalt inhomogen ist.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine stopfbuchsenlose hermetische magnetische Kupplung gedrängte Bauform mit guten Kraftübertragungseigenschaften zu schaffen.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß auf der inne-und ren Oberfläche des Außenrotorsrauf der äußeren Oberfläche des Innenrotors, die aus einem unmagnetischen Werkstoff hergestellt sind (unter Umständen kann der eine von ihnen auch ferromagnetisch sein), Dauermagnete mit durch eine Schutzschicht geschützten Nagnetpolen in einem ferromagnetischen werkstoff gleichmäßig gelagert sind, die gegeneinander in den Arbeitsspalt gewendet sind, nach dem die Magnetpole geformt sind.
I)ie Kupplung kann dabei so ausgebildet sein, daß die benachbarten Paare von Dauermagneten mit den Magnetpolen, die im geteilten Magnet joch des Innenrotors und des Außenrotors gelagert und in einzelne Gesamtheiten durch eine unmagnetische, gegen die Arbeitsumgebung widerstandsfähige lasse ausgegossen sind, und die gleiche Polarität haben, wahrend die Magnetpole des Außenrotors die entgegengesetzte Polarität haben wie die entsprechenden Magnetpole des Innenrotors, was der radialen Magnetorientierung von Dauermagneten dem Arbeitsspalt gegenüber entspricht.
In einer anderen Ausführung ist die Anordnung der Magnete kupplung derart, daß in den magnetisch durch unmagnetische Trennwände abgetrennten, den Außenrotor und den Innenrotor bildenden ferromagnetischen Polschuhen gleichmäßig :Dauermagnete gelagert sind, die gegenüber dem Arbeitsspalt magnetisch tangential orientiert sind, wobei die benachbarten Dauermagnete die übereinstimmende Polarität der Wiagnetpole im gemeinsamen Polschuh haben und die gegenüberliegenden Magnetpole der Polschuhe des Innenrotors und des Außenrotors die entgegengesetzte Polarität haben.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine zuverlässige Befestigung der Dauermagnete, der Polschuhe und des geteilten Jochs in einer gedrängten Gesamtheit. Die Erfindung ermöglicht auch eine Sicherstellung der chemischen und mechanischen Widerstandsfestigkeit. Sie ermöglicht weiter eine Verminderung des Arbeitsspalts zwischen den Nagnetpolen.
Sie ermöglicht auch eine Vergrößerung des Wirkungsgrades der übertragenen Leistung bei kleinen Abmessungen, kleinem ewicht und niedrigen Herstellungskosten. Durch die geeignete Bemessung des Nagnetkreises wird der Überlastschutz gesichert. Bei der Überschreitung der zulässigen Belastung kommt es zu einem gegenseitigen Rutschen des getriebenen Rotors und des treibenden Rotors. Dadurch wird ein Zerstörung von treibenden und getriebenen Teilen vermieden.
In der anderen Ausführung ermöglichen die Erhöhung der übertragenen Leistung und die Verminderung des Volumens des magnetischen Werkstoffes die zuverlässige Befestigung der Dauermagnete mit den Polschuhen in einer gedrängten esamtheit durch ein Zusammengehen der Iiagnetflüsse von benachbarten Dauermagneten in einem Pol schuh, des Haltedrucks der nicht zustimmenden Pole der Polschuhe des Außenrotors und des Innenrotors bei kurzem Abstand von benachbarten Polschuhen. Durch das Herstellen einer Kurzschlußwindung um die Dauermagnete werden die Magnete vor der Entmagnetisierung und vor dem damit zusammenhängenden Abfall der übertragenen Leistung der hermetischen Magnetkupplung geschützt.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausgestaltungsbeispielen der hermetischen Magnetkupplung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Lagerung der Magnete in geteiltem Joch, im Schnitt, Fig. 2 eine Lagerung der Magnete in den Polschuhen, im Schnitt.
Die Vorrichtung besteht aus einem unmagnetischen, mit einem geteilten Joch lo aus ferromagnetischem Werkstoff versehenen Innenrotor 1. In diesem sind Paare 8 von Dauermagneten 4, die mit Polschuhen 6 versehen sind, gleichmäßig gelagert.
Der unmagnetische Außenrotor 2 ist gleichfalls mit einem geteilten Joch lo aus ferromagnetischem Werkstoff und Paaren 8 von Dauermagneten 4 versehen, die mit Polschuhen 6 versehen sind. Der Innenrotor 1 und der Außenrotor 2 mit dem dargestellten Zubehör sind in einheitliche Gesamtheiten durch eine unmagnetische und gegen die Einflüsse der Arbeitsumgebung beständige Masse 7 vergossen. Die Polschuhe 6 haben einen sich in der Richtung gegen den Arbeitsspalt 11 verengenden, den Magnetfluß konzentrierenden Querschnitt. Sie sind aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt. Sie sind von einer Schutzschicht 5 gegen das Arbeitsmedium geschützt. Im Arbeitsspalt 11 ist eine hermetische Trennwand 3 aus einem unmagnetischen, elektrisch nichtleitenden, wärme- und chemikalienbeständigen, die hermetisch abgeschlossenen Räume trennenden Werkstoff angeordnet.
Der Magnetkreis ist von den Dauermagneten 4, den Polschuhen 6 den Nagnetpolen 9 und dem Joch lo gebildet. Die im Joch lo gelagerten Paare 8 von Dauermagneten 4 haben entgegengesetzte Polarität und die Dauermagnete 4 der benachbarten Paare 8 haben die gleiche Polarität. Die Magnetpole 9 des Außenrotors 2 haben eine entgegengesetzte Polarität, zu den entsprechenden Magnetpolen 9 des Innenrotors.
In einer anderen in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind auf der äußeren Oberfläche des Innenrotors 1 Polschuhe 6 aus ferromagnetischem Werkstoff angeordnet, die durch nicht magnetische Trennwände 12 getrennt sind. In gleicher eise ist auch der Außenrotor 2 angeordnet. In den Polschuhen 6 sind Dauermagnete 4 gleichmäßig gegeneinander gelagert.
Diese sind magnetisch tangential orientiert gegenüber dem Arbeitsspalt 11 angeordnet. In diesem Arbeitsspalt ist eine die hermetisch abgeschlossenen Räume abteilende unmagnetische hermetische Trennwand 3 angeordnet. Die Polscnuhe 6, die die Form des Arbeitsspaltes 11 bilden, sind im Arbeitsspalt 11 durch die Schutzschicht 5 geschützt.
Der Magnetkreis ist von Dauermagneten 4, Polschuhen 6 und Magnetpolen 9 gebildet. Die benachbarten Dauermagnete 4, die in den Polschuhen 6 gelagert sind, haben im gemeinsamen Polschuh 6 die gleiche Polarität der Magnetpole 9, wobei die Magnetisi erungsrichtung der Dauermagnete 4 tangential zum Arbeitsspalt 11 ist. Der Magnetkreis wird nicht gestört, solange die ideale tangentiale Orientierung der Magnetisierung von Dauermagneten 4 in den Bereich zwischen der tangentialen und der radialen Orientierung verschoben wird. Die Magnetpole 9 des Innenrotors 1 haben eine entgegengesetzte Polarität wie die entsprechenden gegenüberliegenden Magnetpole 9 des Außenrotors 2. Der eine von den Rotoren kann nur aus ferromagnetischem Werkstoff ohne Dauermagnete 4 bestehen.
Jie Erfindung kommt in der chemischen, petrolchemischen Industrie, in der Nalirungsmittelindustrie und in der pharmazeutischen Industrie zur Anwendung.
Liste der Bezugszeichen 1 Innenrotor 2 Außenrotor 3 Hermetische Trennwand 4 Dauermagnet 5 Schutzschicht 6 Polschuhe 7 Unmagnetischer Werkstoff 8 Magnetpaare 9 Magnetpole 10 Joch 11 Arbeitsspalt 12 Unmagnetische Trennwand

Claims

Patentansprüche: 1. Stopfbuchsenlose hermetische Wagnetkupplung mit einem Innenrotor, einem Außenrotor und mit einer hermetischen Trennwand in einem Arbeitsspalt, die für die Übertragung der Drehbewegung bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der inneren Oberfläche des Außenrotors (2) und auf der äußeren Oberfläche des Innenrotors (1), die aus unmagnetischem Werkstoff hergestellt sind, - der eine von ihnen kann aber auch ferromagnetisch sein -, Dauermagnete (4) mit durch eine Schutzschicht (5) geschützten Magnetolen (9) in einem ferromagnetischen Werkstoff gleichmäßig gelagert sind, die gegeneinander in den Arbeitsspalt (11) gewendet sind, nach dem die Magnetpole (9) geformt sind.
2. Stopfbuchsenlose hermetische Magnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Paare (8) von Dauermagneten (4) mit den Magnetpolen (9), die in einem geteilten lsagnetåoch (lo) des Innenrotors (l) und des Außenrotors (2) gelagert und in einzelne Gesamtheiten durch eine unmagnetische, gegen die Arbeitsumgebung widerstandsfähige Masse (7) ausgegossen sind, gleiche Polarität haben, und daß die Magnetpole (9) des Außenrotors (2) die entgegengesetzte Polarität wie die entsprechenden Magnetpole (9) des Innenrotors (1) haben, was der radialen Magnetorientierung von Dauermagneten (4) dem Arbeitsspalt (11) gegenüber entspricht, oder daß in den durch unmagnetische Trennwände (12) magnetisch abgetrennten, das Zubehör des Außenrotors (2) und des Innenrotors (1) bildenden ferromagnetischen Polschuhen (6) Dauermagnete (4) gleichmäßig gelagert sind, die magnetisch orientiert tangential gegenüber dem Arbeitsspalt (11) angeordnet sind, wobei die benachbarten Dauermagnete (4) gleiche Polarität der Magnetpole (9) in einem gemeinsamen Polschuh (6) haben und die gegenüberliegenden Magnetpole (9) der Polschuhe (6) des Innenrotors (1) und des Außenrotors (2) die entgegengesetzte Polarität der Magnetpole (9) haben.