DE3802950A1 - Pumpe mit permanentmagnetischer abhebevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Die Funktion einer hydraulischen Entlastungseinrichtung, in diesem Fall von Entlastungsscheiben, besteht darin, den Axialschub, d. h. die Resultierende aller auf den Pumpen­ läufer einwirkenden Axialkräfte, auszugleichen. Da die Entlastungsscheiben im Stillstand des Pumpenaggregates aufeinanderliegen, kommt es bei geringen Drehzahlen, d. h. beim An- und Abfahren des Pumpenaggregates zur Berührung und somit zu Verschleißerscheinungen. Der Grund dafür ist, daß sich noch kein hydraulisch stabiles Kräfteverhältnis an den Entlastungsscheiben einstellen und somit auch kein Entlastungsspalt entstehen kann.

Um ein berührungsloses An- oder Abfahren des Pumpenaggregates zu gewährleisten, sind Abhebevorrichtungen bekannt, die auf unterschiedliche Weise von außen auf das Entlastungssystem einwirken. So sieht eine aus der DE-PS 8 52 656 bekannte Maßnahme vor, einen Elektromagnet mit zugeordneter, auf der Pumpenwelle sitzender Ankerscheibe in das Pumpengehäuse einzubauen und mittels einer Hubbegrenzung die Verschiebung der Pumpenwelle während der Erregung des Magneten zu beschränken.

Nachteilig bei dieser Lösung ist die Verwendung eines Elektromagneten sowie die mechanische Hubbegrenzungs­ einrichtung. Bei einem Ausfall der die Elektromagnete versorgenden Stromkabel tritt ein vollständiges Versagen der Abhebevorrichtung ein. Korrosionserscheinungen zwischen der in der Hubbegrenzung benutzten federbelasteten Buchse und der Pumpengehäusewand können die zu überwindenden Reibungskräfte für die Elektromagnete zu groß werden lassen, so daß die Abhebevorrichtung ganz oder teilweise unwirksam wird. Durch eingedrungene Schmutzpartikel bzw. durch geringe Schrägstellungen können Störungen im Bewegungsablauf auftreten. Außerdem kann bei blockierter federbelasteter Büchse und einem in Richtung Saugseite wanderndem Läufer ein Lagerschaden die Folge sein.

Andere Abhebevorrichtungen benutzen außerhalb des Entlastungssystems liegende Federn, um einen Entlastungsspalt beim An- und Abfahren der Pumpe zu erzeugen. Auch hier besteht, wie bei allen außerhalb des Entlastungssystems liegenden Abhebevorrichtungen der Nachteil, daß durch äußere Einflüsse, hier z. B. durch Federbruch, die Funktion der Abhebevorrichtung ganz oder teilweise eingestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abhebe­ vorrichtung zu schaffen, die unabhängig von äußeren Stör­ einflüssen zuverlässig funktionsfähig ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieses Problems sieht vor, daß in einem im Fördermedium rotierenden Teil des Läufersystems und in einem gegenüberliegenden feststehenden Pumpenteil je ein oder mehrere Permanentmagnete paarweise angeordnet sind, die aufgrund ihrer Magnetisierung einen Entlastungsspalt sicherstellen.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß aufgrund der, je nach Anordnung, ständig anziehend oder abstoßend wirkenden magnetischen Kräfte, ein Entlastungsspalt entsteht. Die Möglichkeit, die Permanentmagnete direkt im Entlastungssystem anzuordnen, stellt sicher, daß äußere Störeinflüsse unwirksam bleiben.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Magnete eines Permanentmagnetpaares in gleichem radialen Abstand von der Wellenachse der Pumpe anzuordnen. Dies hat den Vorteil einer einfachen Bauweise sowie der maximalen Ausnutzung der magnetischen Kräfte.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Permanentmagnete aus einem verschleißarmen Material zu fertigen oder sie damit zu beschichten.

Dadurch wird bei sich anziehenden und einander berührenden Magneten der Antrieb minimiert.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Permanentmagnete als Radiallager ausgebildet, die, da sie sich nicht berühren, einen Verzicht auf ein zusätzliches Schmiersystem ermöglichen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Magnete eines Permanentmagnetpaares auf unterschiedlichen Durchmessern und einander teilweise überdeckend anzuordnen. Somit wird, in axialer Richtung gesehen, ein Versatz zwischen den Permanentmagneten eines Permanentmagnetpaares bewirkt. Entsprechend der gewählten Magnetisierungsrichtung entsteht eine Axialkraft, welche das Permanentmagnetpaar zusammen­ ziehen bzw. auseinanderdrücken möchte. Diese Axialkraft kann zur Sicherstellung eines Spaltes in der Entlastungspartie benutzt werden. Auf direkt in der Entlastungspartie eingesetzte Abhebemagnete kann somit ggf. verzichtet werden.

Vorteilhaft sind weitere Ausgestaltung, denenzufolge an den, sich infolge der magnetischen Kräfte anähernden Flächen des rotierenden Läufersystems und des feststehenden Pumpenteils verschleißarmes Material vorgesehen ist oder daß die genannten Flächen einen Härteunterschied von mindestens 50 HB aufweisen. Dadurch wird erreicht, daß die bei der Berührung der Flächen auftretende Reibung nicht zu größeren Verschleißerscheinungen führt und somit längere wartungsfreie Betriebszeiten gewährleistet sind.

Weitere Einzelheiten sind aus den folgenden Figuren und den dazu gehörenden Erläuterungen dargestellten Ausführungs­ beispielen ersichtlich. Es zeigt die

Fig. 1 ein Pumpenaggregat mit vorhandener Entlastungs­ einrichtung, die

Fig. 2 in einer Entlastungseinrichtung axial angebrachte Permanentmagnete, die

Fig. 3 in einer Entlastungseinrichtung radial angebrachte Permanentmagnete und die

Fig. 4 in einer Entlastungseinrichtung angebrachte Permanentmagnet-Radiallager.

Die Fig. 1 zeigt ein im Schnitt dargestelltes Pumpenaggregat (1) mit einer Entlastungseinrichtung (2) zur Aufnahme der Axialkräfte. Eine detaillierte Beschreibung der Entlastungs­ einrichtung (2) erfolgt in den Fig. 2 bis 4.

Die Fig. 2, welche dem in Fig. 1 mit (X) markierten Ausschnitt entspricht, zeigt ein Ausführungsbeispiel, der dem eine Gegenscheibe (3) und eine Entlastungsscheibe (4) sowie Teile eines Pumpengehäuses (5) und eine Welle (6) eines Pumpen­ aggregates dargestellt sind. Die in der rotierenden Entlastungsscheibe (4) und der stillstehenden Gegenscheibe (3) angeordneten Permanentmagnete (7) besitzen den gleichen radialen Abstand von der Wellenachse und sind so magnetisiert, daß sie eine abstoßende Kraft aufeinander ausüben. Aufgrund dieser permanent wirkenden magnetischen Kraft wird in Phasen geringer Drehzahl des Pumpenaggregates, besonders beim Stillstand, ein Entlastungsspalt (8) sichergestellt. Nach Erreichen der vollen Betriebsdrehzahl wird die Aufrecht­ erhaltung des Entlastungsspaltes (8) durch ein sich einstellendes hydraulisches Gleichgewicht gewährleistet. Auf der Rückseite (9) der Entlastungsscheibe (4) und an dem diesen gegenüberliegenden Pumpengehäuseteil (5) ist eine Beschichtung aus Keramik (10) angebracht, um die eventuelle Reibung dazwischen und somit den Verschleiß zu minimieren.

Die Fig. 3 zeigt zwei in Entlastungsscheibe (4) und Pumpengehäuse (5) angebrachte Permanentmagnete (11), die in radialer Richtung übereinander angeordnet sind. Durch den in axialer Richtung vorgesehenen Versatz (12) der Permanentmagnete (11) entsteht eine magnetische Kraft. Diese besitzt eine in Achsrichtung und von der Gegenscheibe (3) zur Entlastungsscheibe (4) zeigende Komponente, wodurch ein Entlastungsspalt (13) sichergestellt ist. Die Rückseite (9) der Entlastungsscheibe (4) und der dieser gegenüber­ liegende Teil des Pumpengehäuses (5) sind mit einer Beschichtung aus Keramik (10) versehen.

In der Fig. 4 sind zwei Permanentmagnet-Radiallager (14) dargestellt, die in Entlastungs- und Gegenscheibe (4, 3) sitzend durch einen Versatz (15) einen Entlastungsspalt (16) bewirken. Die Rückseite (9) der Entlastungsscheibe (4) sowie der dieser gegenüberliegende Teil des Pumpengehäuses (5) sind mit einem verschleißfesten Material (10) beschichtet, um bei einem eventuellen Anlaufen eine Beschädigung zu ver­ hindern.

Claims (7)

1. Pumpe mit einer magnetischen Abhebeeinrichtung zum berührungsfreien An- und Abfahren einer hydraulischen Entlastungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem im Fördermedium rotierenden Teil (4) des Läufersystems und in einem gegenüberliegenden feststehenden Pumpenteil (3, 5) je ein oder mehrere Permanentmagnete (7, 11, 14) paarweise angeordnet sind, die aufgrund ihrer Magnetisierung einen Entlastungsspalt (8, 13, 16) sicherstellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (7) eines Permanentmagnetpaares gleichen radialen Abstand von der Wellenachse der Pumpe (1) haben.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (7, 11, 14) aus einem verschleißarmen Material gefertigt oder damit beschichtet sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (14) als Radiallager ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (11) eines Permanentmagnetpaares auf unterschiedlichen Durchmessern und einander teilweise überdeckend angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den, sich infolge permanentmagnetischer Kräfte annähernden Flächen des rotierenden Läufersystems (4) und des feststehenden Pumpenteils (5) verschleißarmes Material (10) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die, infolge permanentmagnetischer Kräfte sich annähernden Flächen des rotierenden Läufersystems (4) und des feststehenden Pumpenteils (5) einen Härteunterschied von mindestens 50 HB aufweisen.