EP0982499A1 - Magnetically coupled centrifugal pump - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a magnetically coupled centrifugal pump according to the preamble of claim 1.
- Such a centrifugal pump is for example from EP 0171515 known, in which the pump chamber with it on a stationary Pump impeller overhung by a static axis sealing canned pot is separated from the engine compartment.
- the drive motor is equipped with a permanent magnet Connected inner rotor, which is close to the engine compartment Wall of the canned pot is arranged.
- the pump impeller is in turn with an external rotor provided with permanent magnets connected, which is close to the pump-side wall of the canned pot is arranged. It will be a non-contact Transmission of the rotary motion of the drive motor the pump impeller is realized, in which none through shaft seals Leakage problems caused can occur.
- Such pumps are used in particular for fluid media, which an optimal tightness resp. avoidance of Require leakages, and where no moving or. dynamic Seals are approved, such as at aggressive or toxic media.
- these are usually included horizontally arranged pump impeller axis, being in the lower Area of the pump room separate, additional drainage connection must be provided. This drainage nozzle but must now be sealed again, with these Places so-called dead spaces can occur in which residues of the medium to be funded, i.e. a complete one Emptying cannot be achieved.
- the pump described fulfills these additional criteria, however insufficient, especially the intake area is through the conventional use of multi-part, stationary axes and the metallic threaded bushings arranged in the pump impeller with shrinked plain bearing bush not free of dead space, resulting in inadequate cleaning and sterilization of the pump room leads.
- the object of the present invention was now the described Fix disadvantages and such a pump too create which is particularly suitable for use for sterile Process engineering is suitable.
- Such a pump designed according to the invention is suitable for use in fluid process engineering and in particular in the field of sterile process engineering.
- Figure 1 shows the longitudinal section through an inventive Centrifugal pump with drive housing 1, a pump housing 2 and an attached suction flange resp. -Stutzen 3.
- the drive housing 1 In the drive housing 1 is a permanent magnet rotor on a flywheel 4 5 arranged.
- a canned pot 6 Between the drive housing 1 and the Pump housing 2 is a canned pot 6, which only over its pot edge 6 'with the drive housing 1 resp. the Pump housing 2 is connected and the drive chamber 1 'from the pump chamber 2 'statically sealing separates.
- the flywheel 4 is on a shaft 7 with a not shown in the figure Drive motor, for example an electric motor, arranged.
- a pump impeller 8 is arranged in the pump chamber 2 ' for example, permanent magnets integrated directly into the pump impeller body 9, which has an outer permanent magnet rotor form.
- the two permanent magnet rotors 5 and 9 are spaced from each other, through the wall of the Canned pot 6 separately, arranged parallel to the pump axis 10.
- pump blades are formed, which the medium convey to the outer area of the pump chamber 2 'and discharge through a pump outlet 11.
- the pump impeller 8 is now on a stationary axis of the Pump bearing bracket 12 which is fixed to the pump housing 2 is connected, and its nose in the suction chamber 3 'of Intake 3 opens.
- the bearing of the pump impeller 8 on the pump bearing bracket 12 is now according to the invention as follows in the form of a plain bearing realized.
- Sleeve 13 applied as a bearing axis, in the present case by means of a clamping screw 14.
- the head of the Tensioning screw 14 are sealed by means of O-rings 15.
- the metal sleeve 17 is preferably made made of a material with high yield strength, good heat resistance, good corrosion resistance and preferably one thermal coefficient of thermal expansion, which is in the range of the thermal expansion coefficient of the bearing bush 16.
- the Shrinking process resp. the dimensions of the metal sleeve 17th are designed so that they are at least partially plastic is deformed, preferably completely plastically deformed becomes.
- the wall thickness of the Metal sleeve 17 can advantageously take advantage of the maximum permissible strength values, i.e. the defined plastic Deformation, the pressure set on the bearing bush 16 resp. be limited.
- the pump impeller 8 provided with the bearing combination can then pushed onto the sleeve 13 of the pump bearing bracket 12 become a flying camp.
- This storage is now advantageously very compact, which is very good Arrival resp. Flow conditions during the cleaning process, has no dead spaces and is in the area to be pumped Medium arranged so that even when refilling the pump room 2 'no problem due to lack of ventilation in this Area can arise.
- FIG of the present invention is the pump bearing bracket 12 from one piece at the same time also designed as a bearing axis in the area of the bearing bush 16.
- This embodiment is compared to the execution simplified once again according to FIG. 1 and is even easier clean and disassemble if necessary.
- a through hole 18 is formed be, which simplifies the cleaning of the pump room and in operation the pressure equalization between the intake area 3 'and the back of the pump impeller 8 is used.
- the pump presented here is suitable due to the simple and compact design and avoidance of dead spaces and Columns especially for applications in the field of sterile Process engineering, can of course also for everyone other areas of application.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetgekuppelte Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a magnetically coupled centrifugal pump according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Kreiselpumpe ist beispielsweise aus EP 0171515 bekannt, bei welcher der Pumpenraum mit darin auf einer stationären Achse fliegend gelagertem Pumpenlaufrad durch einen statisch dichtenden Spaltrohrtopf vom Motorraum getrennt ist. Der Antriebsmotor ist mit einem mit Permanentmagneten bestückten Innenläufer verbunden, welcher dicht an der motorraumseitigen Wandung des Spaltrohrtopfes angeordnet ist. Das Pumpenlaufrad ist seinerseits mit einem mit Permanentmagneten versehenen Aussenläufer verbunden, welcher dicht an der pumpenseitigen Wandung des Spaltrohrtopfes angeordnet ist. Damit wird eine berührungslose Übertragung der Drehbewegung des Antriebsmotors auf das Pumpenlaufrad realisiert, bei welcher keine durch Wellendichtungen verursachte Dichtigkeitsprobleme auftreten können.Such a centrifugal pump is for example from EP 0171515 known, in which the pump chamber with it on a stationary Pump impeller overhung by a static axis sealing canned pot is separated from the engine compartment. The The drive motor is equipped with a permanent magnet Connected inner rotor, which is close to the engine compartment Wall of the canned pot is arranged. The pump impeller is in turn with an external rotor provided with permanent magnets connected, which is close to the pump-side wall of the canned pot is arranged. It will be a non-contact Transmission of the rotary motion of the drive motor the pump impeller is realized, in which none through shaft seals Leakage problems caused can occur.
Derartige Pumpen werden insbesondere für fluide Medien eingesetzt, welche eine optimale Dichtheit resp. Vermeidung von Leckagen verlangen, und bei welchen keine beweglichen resp. dynamischen Dichtungen zugelassen sind, wie beispielsweise bei aggressiven oder toxischen Medien. Um den Pumpenraum derartiger Pumpen entleeren zu können, werden diese üblicherweise mit waagrecht liegender Pumpenlaufradachse angeordnet, wobei im unteren Bereich des Pumpenraumes separate, zusätzliche Entleerungsstutzen vorgesehen sein müssen. Diese Entleerungsstutzen müssen nun aber auch wieder abgedichtet werden, wobei an diesen Stellen sogenannte Toträume auftreten können, in welchen Resten des zu fördernden Mediums liegen bleiben, also eine vollständige Entleerung nicht erreicht werden kann. Wird nun eine derartige Pumpe mit senkrecht liegender Pumpenlaufradachse eingesetzt, so lässt sie sich ohne zusätzliche Entleerungsstutzen entleeren, aber bei der Wiederaufnahme des Betriebes besteht nun das Problem, dass der zwischen der Rückseite des Pumpenlaufrades und dem Spalttopf liegende Raum nicht entlüftet werden kann, da im Spalttopf selbst kein Entlüftungsstutzen angebracht werden kann. Bei mangelnder Entlüftung besteht nun aber die Gefahr, dass die Lager des Pumpenlaufrades, welche durch das zu fördernde Medium geschmiert werden, trockenlaufen und damit das Lager beschädigt wird. Dies ist gerade bei herkömmlichen Pumpen mit tiefen, zylinderförmigen Spalttöpfen der Fall, bei welchen das Pumpenlaufrad mindestens eine Lagerung im Innenbereich des Spalttopfes aufweist, welcher bei dieser senkrechten Betriebsart beim Befüllen nicht ausreichend entlüftet werden kann.Such pumps are used in particular for fluid media, which an optimal tightness resp. avoidance of Require leakages, and where no moving or. dynamic Seals are approved, such as at aggressive or toxic media. To the pump room of such To be able to drain pumps, these are usually included horizontally arranged pump impeller axis, being in the lower Area of the pump room separate, additional drainage connection must be provided. This drainage nozzle but must now be sealed again, with these Places so-called dead spaces can occur in which residues of the medium to be funded, i.e. a complete one Emptying cannot be achieved. Now becomes such Pump with vertical pump impeller axis inserted, so it can be used without additional drainage spouts empty, but exists when the operation is resumed now the problem is that between the back of the pump impeller and space in the containment can not be vented can, since there is no vent connection in the containment can itself can be. If there is insufficient ventilation, there is now the risk that the bearings of the pump impeller, which by the medium to be pumped is lubricated, run dry and so that the bearing is damaged. This is especially the case with conventional ones Pumps with deep, cylindrical containment shells, in which the pump impeller has at least one bearing inside of the containment shell, which is vertical at this Operating mode not adequately vented when filling can be.
Beim Einsatz solcher Pumpen für die sterile Verfahrenstechnik muss diese in eingebauten Zustand einwandfrei gereinigt, rückstandsfrei geleert und sterilisiert werden können. Die eingangs beschriebene Pumpe erfüllt diese zusätzlichen Kriterien allerdings nur ungenügend, insbesondere ist der Ansaugbereich durch den herkömmlichen Einsatz von mehrteiligen, stationären Achsen und die im Pumpenlaufrad angeordneten metallischen Gewindebüchsen mit eingeschrumpfter Gleitlagerbüchse nicht totraumfrei, was zu einer ungenügenden Reinigung und Sterilisation des Pumpenraumes führt.When using such pumps for sterile process engineering must be properly cleaned in the installed state, residue-free can be emptied and sterilized. The beginning The pump described fulfills these additional criteria, however insufficient, especially the intake area is through the conventional use of multi-part, stationary axes and the metallic threaded bushings arranged in the pump impeller with shrinked plain bearing bush not free of dead space, resulting in inadequate cleaning and sterilization of the pump room leads.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag nun darin, die geschilderten Nachteile zu beheben und eine derartige Pumpe zu schaffen, welche sich insbesondere für den Einsatz für die sterile Verfahrenstechnik eignet. The object of the present invention was now the described Fix disadvantages and such a pump too create which is particularly suitable for use for sterile Process engineering is suitable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Pumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a pump with the characteristic features solved according to claim 1.
Weitere, bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen 2 bis 13.Further preferred embodiments result from the
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Lagerung des Pumpenlaufrades auf der stationären Achse des Pumpenlaufrades in Form eines einteiligen Gleitlagers, welches ausser dem Lagerspalt keine Spalten resp. Toträume aufweist, in welche das zu fördernde Medium eindringen könnte, kann der kompakte Pumpeninnenraum vollständig entleert, gereinigt und desinfiziert werden. Ueberdies wird das einzige Lager bei Wiederaufnahme des Betriebes sogleich mit dem zu fördernden Medium umspült und kann damit nicht trockenlaufen und beschädigt werden. Auch die übrige Ausbildung sowohl des Lagerbereiches wie des Pumpenlaufrades fördern und unterstützen diese Eigenschaften ebenfalls. Vorteilhafterweise wird damit auch ein sehr kompakter und einfacher Aufbau der Pumpe erreicht, welche sich einfach warten und ggf. reparieren lässt.Due to the inventive design of the bearing of the pump impeller in shape on the stationary axis of the pump impeller a one-piece plain bearing, which apart from the bearing gap no columns respectively Has dead spaces in which to be funded The compact interior of the pump can penetrate medium completely emptied, cleaned and disinfected. In addition, the only warehouse will be when operations are resumed immediately washed with the medium to be pumped and can do not run dry and be damaged. The rest too Training of both the storage area and the pump impeller promote and support these properties as well. Advantageously it also becomes a very compact and simple one Structure of the pump reached, which are easy to maintain and repaired if necessary.
Eine derartige erfindungsgemäss ausgebildete Pumpe eignet sich für den Einsatz in der fluiden Verfahrenstechnik und insbesondere auf dem Gebiet der sterilen Verfahrenstechnik.Such a pump designed according to the invention is suitable for use in fluid process engineering and in particular in the field of sterile process engineering.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend
anhand von Figuren der beiliegenden Zeichnung noch näher
erläutert. Es zeigen
Figur 1 zeigt den Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe
Kreiselpumpe mit Antriebsgehäuse 1, einem Pumpengehäuse 2 und
einem daran befestigten Ansaugflansch resp. -stutzen 3. Im Antriebsgehäuse
1 ist an einer Schwungscheibe 4 ein Permanentmagnetläufer
5 angeordnet. Zwischen dem Antriebsgehäuse 1 und dem
Pumpengehäuse 2 ist ein Spaltrohrtopf 6 angeordnet, welcher nur
über seinen Topfrand 6' mit dem Antriebsgehäuse 1 resp. dem
Pumpengehäuse 2 verbunden ist und den Antriebsraum 1' vom Pumpenraum
2' statisch dichtend trennt. Die Schwungscheibe 4 ist
auf einer Welle 7 mit einem in der Figur nicht dargestellten
Antriebsmotor, beispielsweise einem Elektromotor, angeordnet.Figure 1 shows the longitudinal section through an inventive
Centrifugal pump with drive housing 1, a
Im Pumpenraum 2' ist ein Pumpenlaufrad 8 angeordnet, welches
beispielsweise direkt im Pumpenlaufradkörper integrierte Permanentmagnete
9 aufweist, welche einen äusseren Permanentmagnetläufer
bilden. Die beiden Permanentmagnetläufer 5 und 9 sind
einander gegenüberliegend beabstandet, durch die Wandung des
Spaltrohrtopfes 6 getrennt, parallel zur Pumpenachse 10 angeordnet.
Auf der dem Spaltrohrtopf 6 abgewandten Seite des Pumpenlaufrades
8 sind Pumpenschaufeln ausgebildet, welche das Medium
in den äusseren Bereich des Pumpenraumes 2' fördern und
über eine Pumpenaustrittsöffnung 11 abführen.A
Das Pumpenlaufrad 8 ist nun auf einer stationären Achse des
Pumpenlagerträgers 12 gelagert, welche fest mit dem Pumpengehäuse
2 verbunden ist, und deren Nase in den Ansaugraum 3' des
Ansaugstutzens 3 mündet. The
Die Lagerung des Pumpenlaufrades 8 auf dem Pumpenlagerträger 12
ist nun erfindungsgemäss wie folgt in Form eines Gleitlagers
realsiert. Auf dem Pumpenlagerträger 12 ist vorzugsweise eine
Hülse 13 als Lagerachse aufgebracht, im vorliegenden Fall mittels
einer Spannschraube 14. Die Verbindungsflächen zwischen
der Hülse 13 und dem Pumpenlagerträger 12 resp. dem Kopf der
Spannschraube 14 sind mittels O-Ringen 15 abgedichtet.The bearing of the
Auf eine mit dem Pumpenlaufrad 8 zu verbindende Lagerbüchse 16
ist nun eine im Vergleich zur Lagerbüchse 16 dünnwandige Metallhülse
17 aufgeschrumpft. Die Metallhülse 17 besteht vorzugsweise
aus einem Material mit hoher Dehngrenze, guter Warmfestigkeit,
guter Korrosionsbeständigkeit und vorzugsweise einem
thermischen Wärmeausdehnungskoeffizient, welcher im Bereich
des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Lagerbüchse 16 liegt. Der
Aufschrumpfprozess resp. die Dimensionen der Metallhülse 17
sind derart ausgelegt, dass diese mindestens teilweise plastisch
verformt wird, vorzugsweise vollständig plastisch verformt
wird. Durch diese Metallhülse 17 wird auf die Lagerbüchse
16 eine günstige Spannungsverteilung erzielt, welche keine
Spannungsspitzen aufweist. Durch die Wahl der Wandstärke der
Metallhülse 17 kann vorteilhafterweise unter Ausnützung der maximal
zulässigen Festigkeitswerte, d.h. der definierten plastischen
Verformung, die Pressung auf die Lagerbüchse 16 eingestellt
resp. limitert werden.On a
Die geschilderte Lagerkombination aus Lagerbüchse 16 und Metallhülse
17 kann nun in die hierfür vorgesehene Passung des
Pumpenlaufrades 8 eingeschoben werden und mit diesem über eine
Verschweissung zwischen Metallhülse 17 und Pumpenlaufrad 8 verbunden
werden. Diese Verschweissung dient ebenfalls der Dichtung
des Spaltes zwischen der Metallhülse 17 und der Aufnahme
des Pumpenlaufrades 8, wodurch in diesem Bereich die Ausbildung
von Toträumen vermieden wird. Durch diese Verbindungsart kann
das direkte Einschrumpfen der Lagerbüchse 16 in das Pumpenlaufrad
vermieden werden, welches bei der vorzugsweisen Verwendung
von keramischem Werkstoff oder Hartmetall für die Lagerbüchse
16 nicht durchführbar wäre. Dabei würden nämlich unzulässig hohe
Spannungsspitzen beim Einschrumpfprozess erzeugt werden, und
beim Betrieb würde die Gefahr bestehen, dass sich bei hoher
Temperatur der Presssitz derart reduziert würde, dass in die
dadurch gebildete Fuge das zu fördernde Medium eindringen würde.
Damit könnte die Pumpe nicht mehr zuverlässig gereinigt und
desinfifziert werden.The described bearing combination of
Das mit der Lagerkombination versehene Pumpenlaufrad 8 kann
dann auf die Hülse 13 des Pumpenlagerträgers 12 aufgeschoben
werden und damit ein fliegendes Lager bilden. Diese Lagerung
ist nun vorteilhaft sehr kompakt aufgebaut, was zu sehr guten
An- resp. Umströmverhältnissen beim Reinigungsvorgang führt,
weist keine Toträume auf und ist im Bereich des zu pumpenden
Mediums angeordnet, so dass auch beim Wiederbefüllen des Pumpenraumes
2' kein Problem wegen mangelnder Entlüftung in diesem
Bereich entstehen kann.The
In Figur 2 ist nun noch eine weitere, bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform
ist der Pumpenlagerträger 12 aus einem Stück gleichzeitig
auch als Lagerachse im Bereich der Lagerbüchse 16 ausgebildet.
Diese Ausführungsform ist im Vergleich zur Ausführung
nach Figur 1 noch einmal vereinfacht und lässt sich noch einfacher
reinigen und ggf. auch zerlegen. Vorteilhafterweise kann
hier im Pumpenlagerträger 12 eine durchgehende Bohrung 18 ausgebildet
sein, welche die Reinigung des Pumpenraumes vereinfacht
und im Betrieb dem Druckausgleich zwischen dem Ansaugbereich
3' und der Rückseite des Pumpenlaufrades 8 dient.A further preferred embodiment is now shown in FIG
of the present invention. In this embodiment
is the pump bearing
Die hier vorgestellte Pumpe eignet sich aufgrund der einfachen und kompakten Bauweise und der Vermeidung von Toträumen und Spalten insbesondere für Anwendungen im Gebiet der sterilen Verfahrenstechnik, kann selbstverständlich aber auch für alle anderen Anwendungsgebiete eingesetzt werden.The pump presented here is suitable due to the simple and compact design and avoidance of dead spaces and Columns especially for applications in the field of sterile Process engineering, can of course also for everyone other areas of application.
Claims (13)
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