DE3883563T2

DE3883563T2 - Mehrfach magnetisch angetriebene Pumpe.

Info

Publication number: DE3883563T2
Application number: DE88103953T
Authority: DE
Inventors: Naotake Sakai
Original assignee: Nikkiso Eiko Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Eiko Co Ltd
Priority date: 1987-03-13
Filing date: 1988-03-12
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2008-03-13
Also published as: EP0282095A2; KR900008016B1; JPS63223390A; KR880011477A; US4850821A; EP0282095A3; DE3883563D1; EP0282095B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrfachmagnet-Antriebspumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine derartige Pumpe ist aus der US-A-3 730 488 bekannt. Die Konstruktion gemäß Fig. 1 dieser Druckschrift weist einen Antriebsmotor mit einem Antriebsmagneten auf, der für den Antrieb von zwei Pumpen über eine Magnetkupplung angeordnet ist. Die angetriebenen Magnete sind auf zwei Achsen gelagert, die im wesentlichen parallel zur Motorachse sind. Aufgrund der Anordnung und einer Wand die sich zwischen dem angetriebenen und den Antriebsmagneten erstreckt ist die magnetische Kopplungskraft relativ schwach. Dennoch kann die Pumpe nicht ohne Auseinanderbauen der gesamten Einheit ausgetauscht werden.
Eine weitere Konstruktion ist aus Fig. 4 dieser Druckschrift bekannt. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich zwei Achsen der zwei magnetischen Pumpen senkrecht zu der Motorachse. Die Übertragung der magnetischen Kraft ist sogar schlechter als bei der Konstruktion gemäß Fig. 1.
Beide Konstruktionen zeigen einen Antriebsmagneten mit entgegengesetzten Polaritäten (S und N) in der gleichen Umfangsposition auf dem Antriebsmagneten.
Eine weitere. magnetische Kupplung ist aus der DE-A-26 31 354 bekannt. Bei dieser Anordnung sind die entgegengesetzten Polaritäten eines Antriebsmagneten an unterschiedlichen Umfangspositionen. Die aus Fig. 1 dieser Druckschrift bekannte Konstruktion zeigt eine Trennwand zwischen einem Antriebsmagneten und einem angetriebenen Magneten, während entsprechend der Konstruktion nach Fig. 7 ein Antriebsmagnet so angeordnet ist, daß er zwei angetriebene Magneträder, die einander und den Antriebsmagneten überlappen, antreibt. Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele dieser Druckschrift zeigen das Ersetzen eines Getriebes durch magnetische Kräfte. Diese Anordnung ist dafür vorgesehen, ein relativ grobes Drehmoment zu übertragen. Um die Radbewegung zu vergleichmäßigen, werden entsprechend Fig. 2 schräge Magnete verwendet. Diese Konstruktionen haben verschiedene Nachteile, wie beispielsweise die Übertragungskraft, die erforderlich ist, um das Antriebsrad zu drehen, den Mangel an Anpaßbarkeit wie auch die voluminöse Konstruktion.
Eine Magnetantriebspumpe verwendet eine magnetische Kupplung als ein Mittel für die Übertragung von Kraft eines Antriebsmotors zu einem Laufrad oder Impeller ohne eine Motorantriebswelle durch den Pumpabschnitt und hat somit den Vorteil, ein Lecken des Fluids zu vermeiden, ohne daß die Notwendigkeit bestände, eine Dichtung zu verwenden, wie beispielsweise eine mechanische Dichtung, was zu einer Vielzahl von Anwendungen führt.
Bei üblichen Vorrichtungen, die die Magnetantriebspumpe verwenden, sind mehrere Pumpen erforderlich gewesen, um gleichzeitig verschiedene Arten von Flüssigkeiten zu fördern. Zu diesem Zweck ist es übliche Praxis gewesen, eine Mehrzahl von unabhängigen Pumpen zu verwenden. In einem solchen Fall ist besonders für eine kompakte Vorrichtung mit einem beschränkten Befestigungsraum eine Zwangskühlungsvorrichtung erforderlich gewesen, um die gesammelte Wärme abzuführen, die durch eine Mehrzahl elektrischer Motoren als Antriebsquellen für die Pumpen erzeugt worden ist.
Ein derartiges Problem der Wärmeerzeugung kann durch Ausbildung eines Aufbaus aus mehreren Pumpen mit einer einzigen gemeinsamen Antriebseinheit gelöst werden. Zu diesem Zweck hat der Anmelder bereits eine Mehrfachmagnet-Antriebspumpe entwickelt und hierzu eine Patentanmeldung eingereicht, die eine Mehrzahl von Pumpabschnitten aufweist, die je mit drehbaren Impellern mit einem angetriebenen Magneten versehen sind, welcher einem Magnetantriebsabschnitt eines Rotors mit einem Antriebsmagneten gegenüberliegt, wobei eine dazwischenliegende Isolierwand als Flüssigkeitsdichtung vorgesehen ist, wobei die Pumpabschnitte mit einem Endlosriemen oder mit Zahnrädern in dem Magnetantriebsabschnitt verbunden sind, und dadurch gleichzeitig die Mehrzahl der Pumpabschnitte mittels eines einzigen Antriebsmotors antreiben.
Diese Art der Mehrfachmagnet-Aantriebspumpe ist wirksam für das Sparen von Energie und zur Verminderung der Wärmeerzeugung infolge der Verwendung eines einzigen Antriebsmotors, erfordert jedoch eine mechanische Übertragungsvorrichtung, wie beispielsweise einen Riemen, Getrieberäder, eine Kette oder dergleichen, die Lärm infolge Durchrutschens des Riemens mit einer Verminderung des Übertragungswirkungsgrades oder der Lebensdauer infolge von Abnutzung des Riemens bewirken können, wie auch die aufwendige Wartung zur Schmierung der Getrieberäder, um eine sanfte Übertragung sicherzustellen. Ferner sollte das Drehzahlverhältnis des Antriebsmagneten zu dem angetriebenen Magneten in dem Pumpabschnitt 1:1 sein und die mechanische Übertragungsvorrichtung muß angeordnet werden, wodurch die Anwendungen hinsichtlich des Hochgeschwindigkeitsbetriebs begrenzt werden.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Mehrfachmagnet-Antriebspumpe zu erzeugen, die bei hohen Geschwindigkeiten mit beträchtlich vermindertem Lärm, verminderter Reibung und verminderter Wärmeerzeugung betrieben werden kann und die serielle, parallele oder die seriell/parallele Verbindung mehrerer Pumpabschnitte vereinfachen kann, so daß die Pumpfunktionen vergrößert werden.
Um die obige Aufgabe zu lösen, schafft die Erfindung eine Mehrfachmagnet-Antriebspumpe, die einen antreibenden Magneten mit gegenüberliegenden Polaritäten, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, eine Mehrzahl von angetriebenen Magneten, die um den Umfang des Antriebsmagneten für die Drehung in einem nicht anliegenden Zustand mit diesem angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Pumpabschnitten aufweist, die je den Antriebsmagreten in den Rotor für einen Pumpbetrieb eingebaut aufweisen.
Bei einer erfindungsgemäßen Pumpe kann der Drehkörper, der den angetriebenen Magneten aufweist, entweder an dem äußeren oder dem inneren Umfang des angetriebenen Magneten angeordnet sein
Ferner kann der angetriebene Magnet aus einem flexiblen Magnetriemen gebildet sein, der auf einem Paar antreibender und angetriebener Laufräder für seine Drehung angeordnet ist.
Ferner kann der Puinpabschnitt dadurch ausgebildet sein, daß ein Impeller auf einem Ende des Rotors mit dem angetriebenen Magneten einstückig ausgebildet ist, wobei der Rotor dann in einem rückwärtigen Gehäuse angeordnet ist, das wiederum in einem Pumpengehäuse eingeschlossen ist, das auf einer Abdeckung zu befestigen ist, die den Antriebsmagneten umgibt.
Entsprechend der erfindungsgemäßen Mehrfachmagnet-Antriebspumpe ist der Antriebsmagnet mit gegenüberliegenden Polaritäten versehen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und die Mehrzahl von angetriebenen Magneten ist drehbar um den äußeren oder inneren Umfang des Antriebsmagneten in einem berührungsfreien Zustand mit diesem angeordnet, so daß die Bewegung der Polarität infolge der Drehung des Antriebsmagneten jeden angetriebenen Magneten mit einer Drehzahl drehen kann, die proportional der Anzahl der Pole des Antriebsmagneten und der angetriebenen Magneten ist. Die Konstruktion, bei welcher jeder angetriebene Magnet als Drehteil für den Pumpbetrieb in jedem Pumpabschnitt den Lärm vermindert, verbessert die Haltbarkeit und erlaubt seinen ökonomischen Betrieb und die Herstellung zu niedrigen Kosten. Das Drehzahlverhältnis des Antriebsmagneten zu den angetriebenen Magneten kann in der gewünschten Weise festgelegt werden und der übliche Antriebsmechanismus kann vermieden werden, wodurch ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb ermöglicht wird und die Kompaktheit vereinfacht wird und niedrige Kosten und einfache Wartung der Pumpe ermöglicht werden. Ferner kann jeder der mehreren Pumpabschnitte unabhängig mit jedem Fördersystem für das gleichzeitige Fördern unterschiedlicher Arten von Flüssigkeiten verbunden werden. Ferner können noch die Abschnitte in Reihe, parallel zueinander oder in Reihenschaltungs/Parallelschaltungs-Kombinationen verbunden werden, so daß ein Druck und eine Abgabekapazität der Pumpe selektiv erhöht werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden zur Verbesserung des Verständnisses unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen seitlichen Schnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehrfachmagnetantriebspumpe;
Fig. 2 einen Frontalschnitt der Pumpe entlang der Linie II-II aus Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Ansicht der Vorrichtung für das Pumpantriebssystem, gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine schematische Ansicht der Vorrichtung für das Pumpantriebssystem in einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mehrfachmagnetantriebspumpe; und
Fig. 5 eine schematische Ansicht der Vorrichtung für das Pumpantriebssystem in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mehrfachmagnet-Antriebspumpe.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrfechmagnet-Antriebspumpe. Es ist nämlich eine geschnittene Vorderansicht eines Hauptteils der erfindungsgemäßen Pumpe in Fig. 1 dargestellt, wobei das Bezugszeichen 10 einen Antriebsmagneten in Ringform darstellt, der an seinem Umfang mit gegenüberliegenden Polaritäten versehen ist, die in Umfangsrichtung voneinander mit einem vorgegebenen Abstand beabstandet sind. Der Antriebsmagnet 10 ist in Kontakt mit einem inneren Magnethalter 12 gehalten, durch dessen Mitte eine Ausgangswelle 16 eines Elektromotors 14 verläuft und ist drehfest fixiert.
Der Antriebsmagnet 10 ist auf seinem äußeren Umfang angrenzend an diesen mit einem rückwärtigen Gehäuse 18 verbunden, das einen Rotor 22 enthält, der aus Kunststoffmaterial hergestellt ist und einen Antriebsmagneten 20 in sich aufweist. Der Rotor 22 ist an seinem einem Ende in das rückwärtige Gehäuse 18 eingeschlossen und ist an seinem anderen Ende einstückig mit einem Laufrad oder Impeller 24 versehen, der wiederum in einem Pumpengehäuse 26 angeordnet ist und dadurch einen Pumpabschnitt 28 bildet. In diesem Falle ist der Rotor 22 drehbeweglich auf einer Welle 30 an seinem einem Ende an dem rückwärtigen Gehäuse 18 abgestützt, während er an seinem anderen Ende in dem Pumpengehäuse 26 abgestützt ist, das wiederum mit einem Bauganschluß 32 bzw. einem Abgabeanschluß 34 versehen ist. Das rückwärtige Gehäuse 18 und das Pumpgehäuse 26 kann für die Ausbildung des Pumpabschnitts 28 gewünschtenfalls an einer Abdeckung 36 befestigt sein, die den Antriebsmagneten 10 umgibt.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine Mehrzahl von Pumpabschnitten 28, die so aufgebaut sind, symmetrisch auf dem äußeren Umfang des Antriebsmagneten angeordnet und kann so gleichzeitig für den Pumpbetrieb über die Drehung des gemeinsamen Antriebsmagneten 10 betätigt werden. In Fig. 1 steht das Bezugszeichen 38 für einen Ständer für die Lagerung der erfindungsgemäßen Pumpe.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung für das Antriebssystem einschließlich des Antriebsmagneten 10 der obigen Ausführungsform und der angetriebenen Magneten 20, die jeden Pumpabschnitt bilden. Wenn der Antriebsmagnet 10, der Polaritäten, wie es dargestellt ist, aufweist, in der in Fig. 3 durch einen Pfeil angedeuteten Richtung gedreht wird, können die angetriebenen Magneten 20, die auf seinem äußeren Umfang angeordnet sind, in der Richtung entsprechend dem Antriebsmagneten 10 gedreht werden. In diesem Falle ist der Antriebsmagnet 10 nicht in Kontakt mit den angetriebenen Magneten 20 und deren Rotoren 22, so daß Rutschgeräusche und eine Verminderung der Lebensdauer infolge von Reibung vermieden werden können.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung für das Antriebssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe, bei welcher die angetriebenen Magnete 20 auf dem Innenumfang des Antriebsmagneten 10 angeordnet sind, um den Pumpabschnitt 28 zu bilden. In dieser Ausführungsform kann der Pumpbetrieb in der gleichen Weise wie in Fig. 3 erreicht werdne.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung für das Antriebssystem einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpe, bei welcher der Antriebsmagnet mit einem flexiblen magnetischen Gürtel 40 aufgebaut ist, der um ein Paar eines antreibenden Laufrads 42 und eines angetriebenen Laufrads 44 gewickelt ist, um eine Endlosriemenvorrichtung zu bilden. In dieser Ausführungsform können die Pumpabschnitte 28 parallel angeordnet sein, was zu einem geringeren Raumbedarf für die Einstellung dieser führt.
Ferner kann bei der praktischen Verwendung der erfindungsgemäßen Pumpe die Mehrzahl von Pumpabschnitten 28 selektiv und individuell für jedes Fördersystem zur gleichzeitigen Förderung von Flüssigkeit verbunden sein. Alternativ können zwei oder mehrere Pumpabschnitte 28 in Reihe geschaltet sein, um einen mehrfachen Pumpdruck in Abhängigkeit von der Anzahl der verbundenen Pumpabschnitte zu erreichen. Die parallele Verbindung von zwei oder mehreren Pumpabschnitten 28 kann andererseits zu einer mehrfachen Förderkapazität in Abhängigkeit von der Anzahl der verbundenen Pumpabschnitte 28 führen. Somit können die Pumpabschnitte optional mit einem einzigen Fördersystem entweder in Reihe oder parallel zueinander verbunden sein, so daß der Druck oder die Abgabekapazität variabel in Abhängigkeit von der Auslegung der Rohrverbindungen festgelegt werden kann, was zu einer exzellenten Pumpfunktion mit einer hohen Effizienz führt.
Wie es zuvor beschrieben wurde, können erfindungsgemäß der einzige Antriebsmagnet und der antreibende Elektromotor für diesen unabhängig von den Pumpabschnitten für die gleichzeitige Drehung einer Mehrzahl von angetriebenen Magneten vorgesehen sein, die den Rotor bilden, wobei jeder Rotor die Pumpfunktion aufweist, so daß ein Durchrutschgeräusch und ein Schaden infolge von Abnutzung bei der üblichen Übertragungsvorrichtung sicher vermieden werden können.
Ferner kann der Elektromotor für den Antriebsmagneten ausreichend von den Pumpabschnitten beabstandet sein, so daß der Motor mit einer größeren Leistung verwendet werden kann, ohne daß nachteilige Wärmewirkungen vorliegen.
Insbesondere können die mehreren Pumpabschnitte individuell, in Reihe, parallel zueinander oder in einer Reihen/Parallelschaltungskombination verwendet werden, um eine Vielzahl von Anwendungen mit unterschiedlichen Förderkapazitäten oder Drücken zu erreichen.
Ferner kann der Aufbau der Pumpabschnitte bei niedrigen Herstellkosten vereinfacht werden und die Wartung und Haltbarkeit verbessert werden, wodurch die praktischen Anwendungen beträchtlich vergrößert werden.

Claims

1. Mehrfachmagnet-Antriebspumpe, mit einem Antriebsmagneten (10) mit entgegengesetzten Polaritäten, einer Mehrzahl von angetriebenen Magneten (20), die auf einem Umfang des Antriebsmagneten (10) für die Drehung in einem anlagefreien Zustand mit diesem angeordnet sind, und mit einer Mehrzahl von Pumpabschnitten (28) , bei denen jeder den Antriebsmagneten (10) in den Rotor (22) für den Pumpbetrieb eingebaut hat, wobei der Pumpabschnitt (28) durch Vorsehen eines Pumpgehäuses (26) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polaritäten in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, wobei der Pumpabschnitt ein Laufrad oder Impeller (24) an einem vorderen Ende des Rotors (22) schafft und der Rotor (22) in einem rückwärtigen Pumpengehäuse (18) angeordnet ist und daß das rückwärtige Pumpengehäuse (18) wahlweise und lösbar an der Abdeckung (36) befestigt ist, die den Antriebsmagneten (10) umgibt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Pumpabschnitten (28) auf dem äußeren Umfang des Antriebsmagneten (10) angeordnet ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Pumpabschnitten (28) auf dem Innenumfang des Antriebsmagneten (10) angeordnet ist.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmagnet (10) aus einem biegsamen magnetischen Riemen (40) ausgebildet ist, der auf einem Paar von Antriebs- und angetriebenen Laufrädern (42, 44) für seine Drehung angeordnet ist.