DE3922426A1

DE3922426A1 - Magnetkupplung fuer rotierende prozesspumpen

Info

Publication number: DE3922426A1
Application number: DE19893922426
Authority: DE
Inventors: Erich Klaeui
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1990-03-22
Also published as: CH677049A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplung für rotierende Prozeßpumpen bestehend aus einer Trennbüchse, die mit dem Pumpengehäuse dichtend verbunden ist und deren eine Seite vom Prozeßmedium benetzt ist, während die andere Seite nicht mit dem Prozeßmedium in Berührung ist, sowie aus einem Laufradrotor, der sich im Prozeßmedium dreht und mit der Laufradwelle und dem Laufrad verbunden ist und aus einem Antriebsrotor, der nicht im Prozeßmedium dreht und auf dem Umfang zur Trennbüchse hin mit Permanentmagneten bestückt ist.

Magnetkupplungen mit einem Spaltrohr oder Trennbüchse werden beim Pumpen von Medien in der Prozeßtechnik eingesetzt, um den Durchbruch eines Pumpengehäuses mit einer Welle und die damit notwendige dynamische Dichtung zwischen Prozeßmedium und Umgebung zu umgehen. Ähnlich wie bei den Spaltrohrmotor pumpen werden magnetische Felder durch eine Trennbüchse hin durch aufgebaut, die im Falle der Magnetkupplung das not wendige Antriebsmoment für den im Prozeßmedium laufenden Laufradrotor übertragen, während der Antriebsrotor außer halb des Prozeßmediums läuft. Die Wirkung der Magnetkraft übertragung nimmt drastisch ab mit dem Abstand der Pole auf Prozeßseite zu den Polen außerhalb der Prozeßseite, d. h. mit der Dicke der Trennhülse. Im weiteren muß die Trenn hülse nicht magnetisierbar sein, um den magnetischen Fluß nicht abzulenken und sollte auch noch elektrisch nicht lei tend sein, da die bei einem elektrischen Leiter entstehenden Wirbelströme zu einer Schwächung des Magnetfeldes führen.

Im Europa-Patent EP-B1-01 71 514 ist die Trennhülse als ein seitig montierter Keramiktopf ausgeführt, auf dessen Außen seite ein mit Permanentmagneten bestückter Laufradrotor im Prozeßmedium dreht, während auf der zur Atmosphäre offenen Innenseite des Topfes ein mit Permanentmagneten bestückter Antriebsrotor dreht.

In der Patentanmeldung EP-A1-02 50 856 ist eine Trennhülse oder Trennscheibe doppelt ausgeführt, derart, daß eine ringförmige Tasche entsteht, in die der im Prozeßmedium drehende Laufradrotor hineinragt, der magnetisierbare Pole aufweist, auf die beidseitig die Polschuhe von Permanent magneten wirken, die in der Atmosphäre auf einem Antriebs rotor drehen.

Die bisherigen Lösungen für solche Magnetkupplungen sind konstruktiv ungünstig, indem entweder ein Teil der Perma nentmagnete im Fördermedium und bei dessen Fördertemperatur mitdreht, was durch die Temperatureinsatzgrenzen der ver schiedenen Magnetsorten den Einsatz für höhere Mediumstempe raturen drastisch einschränkt, oder aber konstruktiv aufwen dige doppelte Trennbüchsen eingesetzt werden, die aus elek trisch leitenden Materialien mit den damit verbundenen Übertragungsverlusten oder aus exotischen, kostenmäßig nicht mehr vertretbaren Nichtleitern gefertigt sind, um Biege- und Zugspannungen aufnehmen zu können.

Die vorgeschlagene Ausführung bringt hier wesentliche Fort schritte. Sie löst die Aufgabe, wirtschaftliche und lei stungsstarke Magnetkupplungen für Prozeßpumpen herzustel len, die über große Bereiche vom Druck und von der Tempe ratur des Prozeßmediums unabhängig sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem der An triebsrotor zur Trennbüchse hin mit einer geraden Anzahl von Magnetpolen versehen ist, die paarweise Dipole in Umfangs richtung und/oder in axialer Richtung bilden, während der Laufradrotor magnetisierbare Polbrücken pro Dipol aufweist, die in der gleichen Teilung wie die Magnetpole auf dem An triebsrotor mit zur Trennbüchse hin gerichteten Polschuhen versehen sind, die den magnetischen Fluß von den Magneten des Antriebsrotors mit ihren Polschuhen einer Polarität auf nehmen und durch die gleiche Trennbüchse zurück zu den Magne ten des Antriebsrotors mit ihren Polschuhen der entgegenge setzten Polarität zurücklenken.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einem Ausführungs beispiel beschrieben:

Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Magnetkupplung in einer Prozeßpumpe, wobei Pumpengehäuse, Laufradwelle und Antriebswelle nur angedeutet sind,

Fig. 2 ist ein schematischer Schnitt II-II in Fig. 1 quer zur Drehachse der Magnetkupplung, wobei für die Darstellung vom magnetischen Fluß nur der Antriebsrotor mit Permanentmagneten und Polschuhen, die Trennbüchse und ein im Fördermedium mitrotierender magnetisierbarer Ring mit Polschuhen dargestellt sind, und

Fig. 3, 4, 5 sind schematische Beispiele für die räumliche Anordnung von Permanentmagneten mit Polschuhen und den zugehörigen im Prozeßmedium mitrotie renden Polbrücken mit Polschuhen.

In den Zeichnungen ist eine Magnetkupplung für rotierende Prozeßpumpen dargestellt, die aus einer elektrisch nicht leitenden Trennbüchse 1′, die dichtend mit dem Pumpengehäuse 1 verbunden ist und deren Außenseite vom Prozeßmedium 2 benetzt ist, während die Innenseite mit der Atmosphäre 3 in Berührung ist, sowie aus einem Laufradrotor 4, der sich im Prozeßmedium 2 dreht und mit der Laufradwelle 5 und dem Laufrad 5′ verbunden ist und aus einem Antriebsrotor 7, der in der Atmosphäre 3 dreht und auf dem Umfang zur Trennbüchse 1′ hin mit Permanentmagneten 6 bestückt ist, besteht. Erfin dungsgemäß ist der Antriebsrotor zur Trennbüchse 1′ hin mit einer geraden Anzahl von Magnetpolen 6′ versehen, die Paar weise Dipole in Umfangsrichtung bilden, während der Laufrad rotor die in einen Weicheisenring zusammengeschlossenen Pol brücken 9 aufweist, die in der gleichen Teilung wie die Magnete 6 auf dem Antriebsrotor 7 mit konzentrischen nach innen gerichteten Polschuhen 10 versehen sind, die den magne tischen Fluß 11 von den inneren Magneten 6 mit Polschuhen 6′ einer Polarität 8 aufnehmen und zu den inneren Magneten 6 mit Polschuhen 6′ der entgegengesetzten Polarität zurücklen ken. Die Polschuhe 6′ und 10 folgen mit ihrer Stirnfläche der Wölbung der Trennhülse 1′ und weisen in ihren Stirn flächen die gleiche Kontur für den Durchtritt vom magneti schen Fluß auf. Die Trennbüchse 1′ ist am Gehäuse 1 außen zentriert und zentriert ihrerseits den Deckel 12 von innen. Der Deckel 12 ist axial mit weich unterlegten Halteschrauben 13 gegen eine Schulter der Trennbüchse 1′ axial fixiert. Die Dichtung zwischen Deckel 12 und der Trennbüchse erfolgt über eine Weichdichtung 14. Eine Schulter der druckfesten Schale 17 verspannt eine Schulter der Trennbüchse 1′ über eine Weichdichtung 15 dichtend mit dem Gehäuse 1 und positioniert die Trennbüchse 1′ axial. In der Schale 17 ist eine Lippen dichtung 18 befestigt, die gegen den Antriebsrotor 7 dichtet.

Claims

1. Magnetkupplung für rotierende Prozeßpumpen bestehend aus einer Trennbüchse (1′), die mit dem Pumpengehäuse (1) dichtend verbunden ist und deren eine Seite vom Prozeß medium (2) benetzt ist, während die andere Seite nicht mit dem Prozeßmedium in Berührung ist, sowie aus einem Laufradrotor (4), der sich im Prozeßmedium (2) dreht und mit der Laufradwelle (5) und dem Laufrad (5′) verbunden ist und aus einem Antriebsrotor (7), der nicht im Prozeß medium (2) dreht und auf dem Umfang zur Trennbüchse (1′) hin mit Permanentmagneten (6) bestückt ist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Antriebsrotor (7) zur Trennbüchse (1′) hin mit einer geraden Anzahl von Magnet polen (6′) versehen ist, die paarweise Dipole in Umfangs richtung und/oder in axialer Richtung bilden, während der Laufradrotor (4) Polbrücken (9) aus einem magnetisier baren Material pro Dipol aufweist, die in der gleichen Teilung wie die Magnetpole (6′) auf dem Antriebsrotor (7) mit zur Trennbüchse (1′) hin gerichteten Polschuhen (10) versehen sind, die den magnetischen Fluß (11) von den Magneten (6) des Antriebsrotors (7) mit ihren Polschuhen (6′) einer Polarität (8) aufnehmen und durch die gleiche Trennbüchse (1′) zurück zu den Magneten (6) des Antriebs rotors (7) mit ihren Polschuhen (6′) der entgegengesetz ten Polarität (8) zurücklenken.

2. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (6′) und die Polschuhe (10) mit ihrer Stirnfläche der Wölbung der dazwischenliegenden Trennhül se (1′) folgen.

3. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die sich gegenüberliegenden und durch die Trennhülse (1′) getrennten Polschuhe (6′) und (10) in ihren Stirnflächen die gleiche Kontur für den Durchtritt vom magnetischen Fluß (11) aufweisen.

4. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stirnfläche der Polschuhe (6′) für den Durchtritt vom magnetischen Fluß in oder aus Richtung Trennbüchse (1′) wesentlich kleiner ist als die Stirn fläche des dazugehörigen Permanentmagneten (6) für den Durchtritt vom magnetischen Fluß.

5. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stirnfläche der Polschuhe (6′) zur Stirnfläche der Polschuhe (10) axial versetzt ist, um eine definierte Axialkraft auf den Laufradrotor zu er zeugen.

6. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Antriebsrotor (7) im Bereich der Per manentmagneten (6) Kanäle zur Kühlung aufweist.

7. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trennbüchse (1′) auf der vom Prozeß medium nicht benetzten Seite und der Antriebsrotor (7) mit seinen Permanentmagneten (6) durch eine Luftkühlung auf tieferen Temperaturen als das Prozeßmedium (2) ge halten werden.

8. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß eine zweite druckfeste Schale (17) mit dem Gehäuse (1) verbunden ist, die den Antriebsrotor (7) um gibt und mit einer Dichtung (18) abdichtet, damit im Falle einer Zerstörung der Trennbüchse (1′) nur geringe Mengen vom Prozeßmedium an die Atmosphäre gelangen.

9. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wellenlage des Antriebsrotors (7) und/oder des äußeren Rotors (4) mit Sensoren überwacht ist.

10. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Polschuhe (6′) der Permanentmagneten (6) des Antriebsrotors (7) mit ihren Stirnflächen inner halb der Trennbüchse (1′) liegen.

11. Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Polschuhe (6′) der Permanentmagneten (6) in Umfangsrichtung mit wechselnder Polarität (8) an geordnet sind und daß die Polbrücken (9) mit den Pol schuhen (10) zu einem Ring zusammengeschlossen sind.