DE7708933U1 - Magnetkolbenpumpe zum foerdern von fluiden - Google Patents

Description

Joachim Teichmarin .' . : : ·', . ,·' ,·' 76/9851

Auf dem Backent>eirg.<21'-.'·>·.' : : 4630 Bochum 1

Magnetkolbenpumpe zum Fördern von Fluiden

Sie Erfindung betrifft eine Hagnetkolbenpumpe zum Fördern von Fluiden, d.h. Oasen oder Flüssigkeiten, bei hohen Drücken und hohen Temperaturen, wobei die Pumpe in einem Thermostaten angeordnet ist und einen in einem Rohr aus nichtmagnetischem Werkstoff frei beweglichen Kolben mit Ausnehmungen für das zu fördernde Fluid aufweist und wobei im Kolben und in dem einen Ende des nichtmagnetischen Rohreβ je ein Kugelventil vorgesehen ist sind wobei ferner die Antriebekraft auf den Kolben durch außerhalb des nichtmagnetischen Rohres angeordnete Permanent-Ringmagnete übertragen wird, die durch eine von einem Elektromotor angetriebene Schubstange hin- und herbewegt werden.

Sine solche Pumpe ist bekannt, vgl. "The Review of Scientific Instruments" Bd. 41, Hr. 10, 1444-U46, Okt. 197O. Diese Pumpe ist jedoch nur bei Temperaturen bis 200 ⁰C einsatzfähig, da die dort benutzten Kugeln der Ein- und Austrittsventile aus Polytetrafluorethylen (Teflon) gefertigt sind, das schon bei Temperaturen von ca. 200 ° C und massig hohen Drücken plastische Terformungen erleidet, wodurch die Dichtheit des Pumpensystems nicht mehr gewährleistet ist. Ferner ist bei diesem bekannten Pumpensystem die Durchführung für die Schubstange in den beheizten. Thermostaten zum Antrieb der Ringmagnete nur mit hohes konstruktiven Aufwand möglich, wobei noch die an der Dichtstelle auftretenden Reibverluste für das elektrische Antriebssystem eine Mehrbelastung und eine vorzeitige Abnutzung der Abdichtung verursachen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Magnetpumpe zu schaffen, die bei Temperaturen bis zu 300 ° C und Drücken bis 700 bar im Sauerbetrieb arbeitet und keiner Abnutzung unterliegt. Diese Aufgabe wird bei einer Pumpe nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Massnaümen gelöst. Eine weitere Ausbildung dieser Pumpe ist in dem Unteranspruch 2 angegeben.

Die Erfindung iet in den Zeichnungen an Band eines Aueführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 ein Schema des Pumpensystems, wobei die Pumpe in einem beheizten, unter Druck eines fluiden Mediums stehenden Thermostaten angeordnet ist,

Fig. 2 die Hagnetkupplung, die die hin- und hergehende Antriebsbewegung auf die Pumpe zu übertragen gestattet,

Fig. 3 die Pumpe selbst.

In einem unter dem Druck eines fluiden Mediums, bspw. einer Flüssigkeit, stehenden Thermostaten 1, dessen Wandung nur teilweise dargestellt ist, sind eine Kolbenpumpe 2 und eine Axialbewegungen übertragende Kupplung 3 angeordnet. Der Mantelkörper 3a der Kupplung 3 ist durch, zwei Verbindungsstangen 4 mit dem Mantelkörper 2a der Pumpe 2 verbunden, so daß dieser Mantelkörper 2a den Bewegungen des Mantelkörpers 3a der Kupplung 3 folgt und dabei längs des Pumpenrohres 5 gleitet. Das in einem Führungsrohr 6 aus nichtmagnetischem Werkstoff, das mit der Wand des Gehäuses 1 dicht verbunden ist, gleitbar angeordnete Kernstück 3i der Kupplung 3 ist über eine Schubstange 7 und eine Pleuelstange 3 mit einer Exzenterscheibe 9 gekoppelt, die von einem regelbaren Gleichstrommotor 10 über ein Getriebe 11 in Drehung versetzt wird. Die Axialbewegungen der Schubstange 7 werden von dem mit der Schubstange verbundenen Kernstück 3i mit Hilfe von Permanentmagneten auf den Mantelkörper 3a übertragen.

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Der Aufbau der Magnetkupplung^ !'st !in Fig. 2 dargestellt. Auf dem in dem aus nichtmagnetischen Werkstoff bestehenden Führungsrohr 6 befindlichen Kernstück 3i und auf dsm außerhalb des FUhrungsrohres 6 ebenfalls gleitbar angeordneten Mantelkörper 3a ist die gleiche Anzahl von axial magnetisierten Ringmagneten 12a bzv. 12i vorgesehen. Auf Je zwei Magnete folgt eine Trennscheibe 13a bzw. 13i aus nicht magnetisierbarem Werkstoff. Die Magnete des Kernstückes 3i mit den zugehörigen Trennscheiben sitzen zwischen Endplatten I4i auf einem mit der Schubstange verbundenen Dorn 3b, während das entsprechend Magnetsystem des Mantelkörpers 3a ebenfalls durch Endplatten 14a verschlossen wird» an der die Verbindungestangen 4 angreifen.

Die den Trennscheiben benachbarten Seiten der Magnete haben die gleiche Polarität, jedoch im Mantelkörper 3a entgegengesetzt zu der Polarität der Magnete des Kernstückes 31. Hierdurch wird ein starker Magnetfluß und damit eine hohe Kupplungskraft erzielt. Ferner bleibt die Kupplung bei einer Stoßbelastung stabil.

Der Aufbau der Pumpe 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Das Pumpenrohr 5 aus nichtmagnetischem Werkstoff trennt den Mantelkörper 2a der Pumpe 2 von dem Pumpenkolben 15. Da das Pumpenrohr 5 im Innern unter Hochdruck steht, muß es entsprechend der hohen thermischen und mechanischen Belastung ausgelegt sein. Da« Pumpenrohr ist an beiden Enden mit Hilfe von Druckplatten 16 durch Rohrendstücke 17 mit dem Hochdrucksystem verbunden. Die Abdichtung des Hochdrucksystems gegenüber dem Thermostaten 1 ist durch Metallringe 18 gewährleistet. Diese weisen außen und innen einen Konuswinkel von 15° auf und werden von den Druckringen 19 an die in der Dichtstelle mit 12° geneigte Innenfläche des Pumpenrohres 5 und an die Außenfläche der Rohrendstücke 16 gedrückt. Durch die unterschiedliche Konizität der Dichtflächen ist die Berührungsfläche sehr klein und die Dichtwirkung bei vorgegebener Anzugskraft entsprechend günstig.

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Unter der Schubwirkung der Verbindungestangen 4 gleitet der Mantelkörper 2a der Magnetpumpe 2 - durch zwei Führungestangen 20 gegen Verdrehung gesichert -· hin und her. In dem Mantelkörptr 2a sind drei axial magnetisierte Ringma^uate 21 gegenpolig zwischen zwei Polschuhen 22 eingespannt, die so gestaltet sind, daß sie den /erlauf des magnetischen Feldes in das Innere des Pumpenrohres begünstigen, wo der aus gut magnctisierbarem Werkstoff bestehende Pumpenkolben 15 frei beweglich angeordnet ist und einen magnetischen Schluß für das Magnetfeld der Ringmagnete bildet. In Abhängigkeit von der Bewegung des Mantelkörpers 2a bewegt sich der Kolben 15 ebenfalls hin untf her. Er ist uilt Bohrungen und Ausnehmungen und an einem Ende mit einem Kugelventil 23 versehen, um den Durchfluß und die Förderung des fluiden Mediums zu ermöglichen. Ein zweites gegensinnig arbeitendes Kugelventil 24 an dem RohrendstUck für den Fluideintritt verhindert den Rückfluß des Fluide bei Rückgang des Kolbens. Die Kugeln der beiden Kugelventile bestehen aus nichtmagnetischem, hochlegierten Stahl.

Bei der Bewegung des Kolbens 15 auf die Magnetkupplung 3 zu, schließt das Ventil 23 und das vor diesem Ventil befindliche Fluid wird durch das RohrendstUck weiter befördert, während da? Ventil 24 öffnet, so daß Fluid nachströmen kann. In der gegenläufigen Bewegung des Kolbens arbeiten die Ventile umgekehrt, so daß das vor das Ventil 24 gelangte Fluid durch die Ausnehmungen in dem Kolben und das Ventil 23 strömen kann« Die Pumpe fördert also bei Jedem Hin- und Hergang einmal.

Claims (1)

1. Magnetkolbenpumpe zum Fördern von Fluiden, d.h. Gasen
oder Flüssigkeiten, bei hohen Drücken und hohen Tempe- ' raturen, wobei die Pumpe in »inem Thermostaten angeordnet ist und einen in einem Rohr aus nichtmagnetischem
Werkstoff frei beweglichen Kolben mit Ausnehmungen für
das zu fördernde Fluid aufweist und wobei im Kolben und in dem einen Ende des nichtmagnetischen Rohres je ein
Kugelventil vorgesehen ist und wobei ferner die Antriebskraft auf den Kolben durch außerhalb des nichtmagnetischen Rohres angeordnete Permanent-Ringmagnete übertragen wird, die durch eine von einem Elektromotor angetriebene Schubstange hin- und herbewegt werden,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kugeln der Ventile (23,24) aus Stahl bestehen, daß für die Dichtung des Hochdrucksystems gegenüber dem Thermostaten (1) Metallringe (18,19) vorgesehen sind, und daß Verbindungsstangen (4) den die Magnete enthaltenden Mantelkörper(2a) der Pumpe (2) mit dem Mantelkörper (3a)
einer Magnetkupplung (3) verbinden, deren Kernstück (3i) in einem mit dem Thermostaten (1) verbundenen und gegen diesen dicht verschlossenen Führungsrohr (6) frei bewegbar angeordnet ist und aus axial magnetisieren Permanent-Ringmagneten (I2i) besteht, die auf einem Dorn (3b) befestigt sind, der mit der Schubstange (7) verbunden ist, wobei der Mantelkörper (3a) die gleiche Zahl festangeordneter, axial magnetisierter Ringmagnete (12a) wie das Kernstück (3i) aufweist.

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I 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

I dadurch gekennzeichnet,

I daß auf je zwei Ringmagnete (12a bzw. 12i) eine

I Trennscheibe (13a bzw. 13i) aus nicht magne-

I tisiarbai^jem Werkstoff folgt, wobei die den Trenn-

I scheiben benachbarten Seiten der Magnete die gleiche

I Polarität aufweisen, jedoch im Mantelkörper (3a) ent

S gegengesetzt zu der Polarität der Magnete des Kernstückes (3i).