DE3744101C2 - Lagersystem mit keramischer Lagerkugel für Kleinstpumpen mit sphärischem Antrieb - Google Patents

Description

Sphärische Antriebe werden in zunehmender Zahl im Pumpenbau eingesetzt.

Der Läufer solcher Maschinen wird durch Magnetkräfte in seiner Lage gehalten und lediglich durch ein einziges Lagerelement mit einer feststehenden Kugel zentriert und gegen die axial gerichteten Kräfte des Magnetschubes abgestützt.

Eines der Merkmale der bekannten sphärischen Lagerelemente ist, daß sich auf der Oberfläche der Kugel im Gegensatz zu zylindrischen Wellen kein tragender Schmierfilm ausbildet, so daß ständig Halbtrockenreibung herrscht. Damit entscheidet die Lösung der Forderung nach Gleitpartnern, die fast keinen Verschleiß verursachen und bei denen sich kein "Lagerfressen" einstellen kann (was bei metallischen Gleitpartnern immer eine Gefahr bildet), über die technische Verwendbarkeit sphärischer Lagerelemente.

Es ist bekannt, daß Hartstoffe auf der Basis von Metalloxiden oder -karbiden wegen des außerordentlich hoch liegenden Schmelzpunktes ein Lagerfressen sicher ausschließen. Bei diesen Werkstoffen lassen sich auch kleinste Rauhtiefen und damit höchste Oberflächenqualitäten verwirklichen. Wegen des geringen Ausdehnungskoeffi­ zienten haben sie ferner eine höhere Formtreue und weisen außerdem eine bessere Benetzbarkeit auf als Metallkugeln. Schließlich sind die härtesten Hartstoffe wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid und Siliziumkarbid durch abrasive Flüssigkeitsbeimischun­ gen, z. B. durch Sand, nicht ritzbar, behalten deshalb auch bei Förderung von Schmutzwasser die unbeschädigte Gleitfläche.

Hartkeramik-Kugeln weisen andererseits den großen Nachteil auf, daß sie weder durch Löten noch durch Schweißen mit dem tragenden Konstruktionselement verbunden werden können.

Es sind Wege beschrieben, wie die so vorteilhaften Hartkeramik- Kugeln dennoch eingesetzt werden können, indem die Keramikkugeln von einer Metallkapsel eingefaßt werden, deren Rand parallel zum Kugeläquator verläuft, über diesen aber noch um einen kleinen Betrag übergreift. Diese Art der Befestigung der Keramikkugel hat aber den Nachteil, daß der größere Teil der Oberfläche durch die Metallkapsel gebildet wird, was zu einem starken Verschleiß des konkaven Lagerpartners im Äqua torialbereich führt.

Durch die DE 35 20 596 A1 ist ein sphärisches Lagerelement mit einer Kugel aus keramischem Hartstoff und einer mit dem Schaufelrad verbundenen Lagerschale gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Auch sind Lösungen bekannt geworden, bei denen Rillen oder Sacklochbohrun­ gen in der Kugel über Reibschluß mit metallischen Halteelementen verbunden sind, so in der nachveröffentlichten DE 36 369 941 A1. Dies aber ist bei extrem kleinen Kugeln nicht realisierbar.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie ist auf Kleinstpumpen, die zur Brauchwasserzirkulation eingesetzt werden, gerichtet, die extrem kleine Kugeln aufweisen. Gemäß der Erfindung wird die Kugel durchbohrt und mit einer Schraube auf den ringförmigen Sitz auf dem feststehenden Teil der Pumpe gepreßt, wodurch sie zentriert wird, aber bei extremen seitlichen Stößen eine geringe Verschiebung ausführen kann.

Fig. 1 zeigt eine Pumpe nach dem Stande der Technik mit sphärischem Aufbau.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigung der Kugel.

Fig. 3 zeigt eine alternative Lösung.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Pumpe nach dem Prinzip der sphärischen Elektromaschinen, bei der der Motor 1 den Magneten 3 trägt. Eine sphärisch verlaufende Wand 5 trennt den motorseitigen Raum vom Pumpenraum, in dem sich ein halbkugelförmiger Magnet 4 befindet, der mit dem Schaufelrad 6 mit den Schaufeln 7 eine Einheit bildet. Diese umlaufende Einheit mit dem Lagerring 9 ist durch eine feststehende Kugel 10 radial geführt und abgestützt gegen die axial gerichtete Magnetkraftkomponente.

Fig. 2 zeigt, wie diese Kugel, auf die sehr große radiale Kräfte, zum Beispiel beim Versand wirken können, durch eine die Kugel durchsetzende Schraube 111, deren Kopf auf der Ringfläche 113 aufsitzt, gegen die Lagersäule gepreßt wird. Die Mutter 88b ist dabei in einem rechtwinklig zur Rotationsachse verlaufenden Sackloch 89 angeordnet.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausbildung, bei der die Kugel 120 gegen den ringförmigen Sitz 126 der Lagersäule 125 durch die Schraube 122 gepreßt wird. Die Schraubenkraft wird durch ein Federelement 124 aufgenommen. Hierdurch ist bei extremer seitlicher Stoßbelastung eine kurzzeitige geringfügige Verschiebung der Kugel möglich, was die Kugel vor dem Zerspringen bewahrt.

Claims (2)

1. Lagerelement für eine elektrisch betriebene Pumpe bei welcher ein mit einem Schaufelrad verbundener Läufer durch magnetische Kräfte von einem ein Drehfeld erzeugenden Element angetrieben wird und wobei ein Magnetspalt zwischen dem antreibenden Element und dem angetriebenen Läufer auf einem Kugelmantel verläuft, bei dem ferner betriebsmäßig axial gerichtete Magnetkräfte auf den Läufer wirken, die durch eine am Läufer angeordnete umlaufende Lagerschale auf eine aus keramischem Hartstoff bestehende Kugel, welche mit feststehenden Bauelementen der Pumpe über eine Lagersäule fest verbunden ist, übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch eine Bohrung durch die Kugel (120) hindurchführende Schraube (111, 122) die Kugel (120) gegen einen ringförmigen Sitz (126) der Lagersäule (125) preßt und dadurch zentriert.

2. Lagerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (111) mit einem Kopf auf einer Abflachung (113) am Rand der Bohrung aufliegt.