DE9201412U1

DE9201412U1 - Magnetkupplungspumpe, insbesondere zur Förderung aggressiver und umweltbelastender Medien

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Publication number: DE9201412U1
Application number: DE9201412U
Authority: DE
Original assignee: Qvf Glastechnik 6200 Wiesbaden De GmbH
Current assignee: Qvf Glastechnik 6200 Wiesbaden De GmbH
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1992-05-07
Anticipated expiration: 2002-02-06
Also published as: GB2263944A; FR2687740A1; GB9302328D0

Description

Magnetkupplungspumpe, insbesondere zur Förderung aggressiver und umweltbelastender Medien

Die Erfindung bezieht sich auf einer Magnetkupplungspumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist der Hauptzweck einer Magnetkupplungspumpe, den Förderraum der Pumpe dicht zu kapseln, um zu verhindern, daß Fördermedium auszutreten vermag, bei dem es sich in den meisten Fällen um ein aggressives und umweltschädliches Fördermedium handelt. Dabei ist der Antrieb mittels der Magnetkupplung durch die Kapselung hindurch gewährleistet, die durch einen Spalttopf gebildet wird, dessen hohlzylindrische Umfangswandung sich im Spalt zwischen den auf einem Innenrotor und auf einem Außenrotor befindlichen Magnetelementen erstreckt.

Bei einer üblichen Magnetkupplungspumpe ist die vorbeschriebene Abdichtung dann gefährdet, wenn das den Außenrotor tragende Lager verschleißt und sich ein so großes radiales Spiel für den Außenrotor einstellt, daß dessen an seiner Innenmantelfläche angeordneten Magnetteile mit dem Spalttopf in Berührung kommen, wodurch der Spalttopf aufgeschlitzt wird und das Fördermedium aus der Kapselung auszutreten vermag. Um diesen Mangel zu beseitigen, sind bereits Magnetkupplungspumpen gebaut worden, bei denen der freie Spalt zwischen dem Außenrotor und dem Spalttopf größer ist als ein Spalt zwischen dem Außenrotor und einem ihn umgebenden Gehäuse. Bei einer solchen Ausgestaltung kann bei einem Lagerschaden der Außenrotor nicht in Kontakt mit dem Spalttopf kommen, weil er außenseitig durch die Gehäusewand radial begrenzt ist und deshalb schädliche Taumelbewegungen nicht eintreten können.

Ein anderes Problem bei einer Magnetkupplungspumpe besteht darin, daß viele zu fördernde Flüssigkeiten und/oder Gase

nicht nur aggressiv und umweltschädlich sind, sondern auch oder nur feuergefährlich bzw. explosionsgefährlich sind. Bei einer Magnetkupplungspumpe besteht also in zweierlei Hinsicht Feuer- oder Explosionsgefahr, nämlich zum einen dadurch, daß von außen feuergefährliche Gase oder Flüssigkeiten in das Gehäuse eindringen, und zum anderen dadurch, daß in einem vorbeschriebenen Störungsfall feuergefährliches Medium aus dem Pumpenraum austritt.

Wenn der Außenrotor mit dem Spalttopf oder mit dem Gehäuse in Berührung kommt, entstehen Reib-, Schlag- oder Schleiffunken, die ein feuergefährliches Medium entzünden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetkupplungspumpe der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß eine Entzündung im Gehäuse der Magnetkupplungspumpe vermieden ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Magnetkupplungspumpe bestehen von den Flächenbereichen zwischen einerseits dem Außenrotor und/oder andererseits dem Gehäuse und/oder dem Innenrotor, die miteinander in Berührung kommen können, einer oder beide Flächenbereiche aus funkensicherem Material, wodurch dann, wenn aufgrund eines Schadens, z.B. eines bereits beschriebenen LagerSchadens, der Außenrotor mit dem Gehäuse oder mit dem Innenrotor während des Laufs in Berührung kommt, keine Funken entstehen bzw. eine Funkenbildung oder partielle Erwärmung stark reduziert ist. Dieser Explosionsschutz gilt nicht nur für den Fall, daß ein feuergefährliches Medium aus dem Pumpenraum in den Gehäuseraum gelangt, sondern auch für den Fall, daß ein feuergefährliches Medium von außen in den Gehäuseraum gelangt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es deshalb auch vorteilhaft, eine die Antriebswelle abdichtende Wellendichtung bzw. Sekundärdichtung vorzusehen, die ein Eindringen eines Mediums von außen in das Pumpengehäuse verhindert. Vorzugsweise ist hierzu eine solche Wellendichtung zu verwenden, die in beide Durchgangsrichtungen abdichtet, so daß auch ein Durchtritt eines Mediums von innen nach außen verhindert ist, z.B. bei einem Leck des Spalttopfes.

In weiteren Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Merkmale beschrieben, die zur Problemlösung beitragen und zu einer einfachen und kostengünstig herstellbaren Bauweise führen, die sich auch leicht und schnell montieren bzw. demontieren läßt.

Als funkensicheres Material eignen sich solche Materialien, die beim Auftreffen eines bewegten Gegenstandes wenig Reibung erzeugen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Bronze, vorzugsweise Berylliumbronze, Kupfer oder Messing. Es ist vorteilhaft, diese Materialien an den beiden miteinander in Berührung kommenden Teilen unterschiedlich zu paaren. Als Paarungsmaterial eignet sich auch Grauguß oder Stahl, vorzugsweise für das Gehäuse.

Es sind zwar als Sekundärdichtung geeignete Wellendichtungen an sich bekannt, jedoch erfüllen bekannte Wellendichtungen den Zweck, den Durchtritt eines Mediums von innen nach außen zu verhindern.

Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Magnetkupplungspumpe insbesondere für Flüssigkeiten im axialen Schnitt.

Die Hauptteile der Pumpe sind ein aus zwei Teilen la, Ib be-

stehendes Gehäuse 1, die axial aneinander gesetzt sind. Im Gehäuseteil la befindet sich eine Pumpenkammer 2, in der ein Pumpenrad 3 drehbar gelagert ist, das auf einer koaxial angeordneten Pumpenwelle 4 gelagert ist. Das Gehäuseteil la weist eine axiale Medien-Eintrittsöffnung 5 und eine radiale bzw. tangentiale Austrittsöffnung 6 in der Drehebene des Pumpenrades 3 auf, das einen sich an die Eintrittsöffnung anschließenden axialen Saugkanal 7 aufweist, der radial in mehrere Förderkanäle 8 oder einen -schlitz übergeht. Das Gehäuseteil Ib ist an der Seite des Gehäuseteils la angeflanscht, die der Eingangsöffnung 5 abgewandt ist. Das Gehäuseteil Ib ist ein topfförmiges Gehäuse, das mit seinem freien Topfrand 9 gegen das Gehäuseteil la gesetzt ist. Auf der vom Pumpenrad 3 zum Gehäuseteil Ib und in dies hineinragenden Pumpenwelle 4 ist mittels scheibenförmigen Lagerteilen 11, 12 ein sog. Spalttopf 13 befestigt, der das dem Pumpenrad abgewandte Ende der Pumpenwelle 4 topfförmig umgibt und dessen Topfrand 14 gegen einen zwischen den Gehäuseteilen la, Ib sitzenden Ringkörper 15 abgedichtet ist. Der Spalttopf bildet gegebenenfalls mit Anbauteilen eine Schwungmasse.

Die Pumpenwelle 4, das Pumpenrad 3, die Lagerteile 11, 12 und der Spalttopf 13 bilden ein im Gehäuse 1 drehbar gelagertes Bauteil bzw. einen Innenrotor 10. Diese Einheit kann aus zwei oder drei Komponenten zusammengefaßt sein und ein-, zwei-, drei- oder mehrteilig sein. Dieses Bauteil ist so lang, daß sich der Spalttopf 13 über einen großen Teil seiner Länge in das topfförmige Gehäuseteil Ib hinein erstreckt. Die dem Gehäuseteil la abgewandte Stirnwand 16 des topfförmigen Gehäuseteils Ib lagert eine sie durchsetzende Antriebswelle 17, auf deren innerem Ende ein Außenrotor 18 befestigt ist, dessen hohlzylindrische Wandung 19 den Spalttopf 13 umgibt. Am oder in der Nähe des freien Randes sind auf der Innenmantelfläche des Außenrotors 18 Magnetteile 22a auf dem Umfang verteilt befestigt, die mit Magnetteilen 22b entgegengesetzter Polarität zusammenwirken,

die am Umfang des in der gleichen Querebene angeordneten Lagerteils 11 angeordnet bzw. darin versenkt sind. Der radiale Abstand zwischen den Magnetteilen 22a, 22b ist so groß, daß sich zwischen letzteren und dem sich dazwischen erstreckenden Spalttopf 13 Spalten Sl, S2 vorhanden sind.

Auf der Außenmantelfläche 23 der hohlzylindrischen Wandung 19 des Außenrotors 18 ist in der Nähe ihres freien Randes oder daran angrenzend ein hohlzylindrischer Ring 24 aus funkensicherem Material befestigt, der in die Wandung 19 eingebettet sein kann, so daß er mit der Außenmantelfläche 23 abschließt oder auf letztere aufgesetzt sein kann. Zwischen der Außenmantelfläche des Ringes 24 und der radial gegenüberliegenden Innenmantelfläche der hier hohlzylindrischen Gehäusewand 25 des Gehäuseteils Ib ist ein Spalt S3 vorgesehen, der kleiner ist als der Spalt Sl oder S2.

Vorzugsweise liegt dem Ring 24 eine Innenschulter 26 der Gehäusewand 25 gegenüber, so daß der übrige Teil der Gehäusewand 25 einen größeren radialen Abstand vom Außenrotor aufweist.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle 17 in einer Lagerbuchse 27 gelagert, die an der Stirnwand angeschraubt ist und letztere in einem Loch durchsetzt. Das mit 28 bezeichnete Antriebswellen-Lager weist zwei einen axialen Abstand voneinander aufweisende Wälzlager 29 auf, wobei dazwischen eine Wellendichtung 31 angeordnet ist, die eine Sekundärdichtung bildet. Die Wellendichtung 31 dichtet das Gehäuse 1 nach innen und nach außen ab. Hierzu sind zwei Dichtungsringe 32a, 32b, vorzugsweise Radial- oder Lippendichtringe, vorgesehen, die ebenfalls einen Abstand voneinander aufweisen, der eine Fettkammer 33 oder Fettschloß bildet. Vorzugsweise bilden die beiden Dichtungsringe 32a, 32b mit einem sie aufnehmenden Innen- und Außenring 34, 35 ein Dichtungsbauteil im Sinne einer

Baueinheit. Der Außen- und der Innenring 34, 35 sind zum Lagerteil 27 bzw. zur Antriebswelle 4 abgedichtet, vorzugsweise mittels Radialdichtringen. Es kann sich um 0-Ringe 34a, 35a handeln, die in Ringnuten, vorzugsweise in der Außenmantelfläche des Außenringes 35 und in der Innenmantelfläche des Innenringes, sitzen. Der Hohlraum des Gehäuseteils Ib ist somit mittels der Wellendichtung und mittels des Spalttopfes 13 abgedichtet.

Zum Schutz des äußeren Walzlagers 29 kann in einem Lagerdeckel 27a ein Dichtungsring 36 angeordnet sein, der mit der Antriebswelle 4 zusammenwirkt. Hierbei handelt es sich um einen an sich üblichen Radialdichtring.

Wenn aufgrund eines Schadens an der Magnetkupplungspumpe, z.B. bei einem Verschleiß des Lagers 28, der angetriebene Außenrotor 18 radiales Bewegungsspiel bekommt, ist aufgrund der geringeren Spaltbreite S3 verhindert, daß die Magnetteile 22a mit dem Spalttopf 13 in Berührung kommen können und diesen beschädigen oder aufschlitzen können, wodurch die Kapselung der Pumpenkammer 2 aufgehoben wäre und das Fördermedium in den Hohlraum 36 strömen könnte. Bei einem solchen Schaden ist eine Entzündung im Gehäuse 1 verhindert, weil der Ring 24 aus funkensicherem Material besteht, und es deshalb beim Anlaufen des Außenrotors 18 gegen die Gehäusewand 25 zu keiner Funkenbildung kommt. Hierdurch ist eine vorteilhafte funkensichere Spalttopfanlaufsicherung geschaffen. Außerdem verhindert die Wellendichtung 31 einen Austritt des Fördermediums aus dem Hohlraum 36 ins Freie.

Die funkensichere SpalttopfanlaufSicherung ist auch dann wirksam, wenn sich die Magnetkupplungspumpe in einem explosionsgefährdeten Raum befindet und aufgrund eines Defektes an der Wellendichtung 31 feuergefährliches Medium (Gas, Flüssigkeit) in den Hohlraum 36 eindringen sollte. Wenn dann gleichzeitig ein vorbeschriebener Schaden (Lagerschaden) auftritt, kommt es ebenfalls nicht zu einer Entzündung im

Hohlraum 36, weil auch in diesem Falle beim Anlaufen des Außenrotors 18 gegen die Gehäusewand 25 keine Funken entstehen.

Die vorbeschriebene Magnetkupplungspumpe 1 ist im Bereich ihres Pumpenraumes 2 und von zu diesem offenen Räumen kunststoff ausgekleidet , um die zugehörigen Raumwände vor Korrosion zu schützen.

Claims

Dipl.-Chem. Dr. Steffen ANDRAE
Dipl.-Phys. Dieter FLACH
Dipl.-Ing. Dietmar HAUG
Dipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSL
Balanstraße 55
D-8000 München 90

Akte: 1257 DH/PI/fe

Anm.: QVF Glastechnik GmbH
Schloßbergstraße 11
D-6200 Wiesbaden-Schierstein

Magnetkupplungspumpe, insbesondere zur Förderung aggressiver und umweltbelastender Medien

Ansprüche

1. Magnetkupplungspumpe, insbesondere zur Förderung aggressiver und umweltbelastender Medien, mit einem Pumpenrad (3), das Teil einer rotierenden Einheit ist, die im wesentlichen aus Pumpenrad (3), Pumpenwelle (4) und Innenrotor (10) besteht, wobei der Innenrotor (10) von einem Außenrotor (18) umgeben ist, wobei am Innenrotor (10) und Außenrotor (18) in einer gemeinsamen Querebene angeordnete Magnetteile (22a, 22b) angeordnet sind, wobei der Innenrotor

(10) durch einen Spalttopf (13) abgedichtet ist, dessen Umfangswand sich im Ringspalt zwischen dem Innenrotor (10) und dem Außenrotor (18) erstreckt, und wobei der Außenrotor (18) von einer Stütz- oder Gehäusewand (25) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet,

daß einer oder beide der einander zugewandten Flächenbereiche des Außenrotors (18) und der Stützwand (25)

einerseits und/oder des Außenrotors (18) und des Spalttopfes (13) andererseits, die bei einem Defekt miteinander in Berührung kommen können, aus einem funkensicheren Material besteht.
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2. Magnetkupplungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das funkensichere Material auf der Außenmantelfläche (23) des Außenrotors (18) angeordnet ist, vorzugsweise angrenzend oder in der Nähe seines freien Randes.
3. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das funkensichere Material im Bereich der Querebene der Magnetelemente (22a, 22b) angeordnet ist.
4. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das funkensichere Material in den es tragenden Flächenbereich eingebettet ist, vorzugsweise in eine Nut.
5. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem funkensicheren Material gegenüberliegend eine Schulter (26) angeordnet ist.
6. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das funkensichere Material durch einen auf- oder eingesetzten, insbesondere hohlzylindrischen Ring (24) gebildet ist.
7. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Außenrotor (18) verbundene Antriebswelle (17) eine Gehäusewand (16) durchsetzt und daran gelagert ist, und daß das Lager (28) durch eine Sekundärabdichtung gegen einen Mediendurchtritt von außen nach innen und/oder von innen nach außen abgedichtet ist.
8. Magnetkupplungspumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärabdichtung durch einen Dichtungsring, insbesondere einen Radialdichtring (32a, 32b) oder Lippendichtring, gebildet ist.
9. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, vorzugsweise einen axialen Abstand voneinander aufweisende und/oder eine Fettkammer (33) zwischen sich einschließende Dichtungsringe (32a, 32b), vorgesehen sind.
10. Magnetkupplungspumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (32a, 32b) zwischen gemeinsamen Außen- und Innenringen (34, 35) angeordnet sind und mit diesen eine Baueinheit bilden.
11. Magnetkupplungspumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- und Innenringe (34, 35) zum Lagerträger (27) sowie zur Antriebswelle (4) hin - vorzugsweise über Radialdichtringe - abgedichtet sind.
12. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das funkensichere Material aus Bronze - vorzugsweise Berylliumbronze - oder Kupfer oder Messing besteht.
13. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die funkensicheren Materialien der miteinander in Berührung kommenden Teile unterschiedliche Materialien sind.
14. Magnetkupplungspumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des jeweils anderen Teils, insbesondere das Material der Gehäusewand (Ib), Grauguß oder Stahl ist.
15. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehreren der

vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenrotor (13), insbesondere zwischem dem darauf angeordneten funkensicheren Material, und der Stütz- oder Gehäusewand (25) ein radialer Spalt (S3) vorhanden ist, der kleiner ist als der zwischen dem Außenrotor (18) und dem Innenrotor (10) vorhandene radiale Spalt (Sl).