EP1158173A2 - Kreiselpumpe mit Magnetkupplung - Google Patents

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EP1158173A2 EP01100290A EP01100290A EP1158173A2 EP 1158173 A2 EP1158173 A2 EP 1158173A2 EP 01100290 A EP01100290 A EP 01100290A EP 01100290 A EP01100290 A EP 01100290A EP 1158173 A2 EP1158173 A2 EP 1158173A2
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pump
rotor
blades
magnet rotor
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Manfred Sett
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
    • F04D13/024—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling a magnetic coupling
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D13/024—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling a magnetic coupling
    • F04D13/026—Details of the bearings

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump with a between the pump shaft and Drive shaft arranged magnetic coupling and with a containment shell in the Magnetic gap between the inner magnet rotor of the pump and the outer one Magnet rotor of the drive shaft, being inside of the fluid flowed through the containment shell of the inner magnet rotor on a tubular Bearing housing is mounted, which surrounds the pump impeller shaft, which on the Fastener for the inner side facing away from the pump impeller Has a magnetic rotor between the bearing housing and the containment shell is arranged.
  • Magnetic coupling rotors with radial rear blades are known.
  • the Blades are used to generate a flushing or cooling medium flow.
  • This radial blades are arranged on the face of the magnetic coupling rotor and generate a flow in the radial direction by passing the medium through Centrifugal force accelerated towards the outside diameter of the rotor and through the Gap between rotor circumference and containment shell is promoted.
  • This direction of funding to the outside diameter is contrary to the required flow direction in order the flushing medium flow directly into that positioned in the center of the rotor To initiate rotor bearings.
  • Radial blades generally only generate smaller mass flows higher pressures, so that only very small amounts of flushing or cooling medium Are available and the production due to cavitation are interrupted can. When the radial blades are enlarged, more medium becomes available promoted, but the tendency to cavitation also increases. Beyond condition larger radial blades also have higher hydraulic power than Coupling power loss rating and is therefore undesirable.
  • the object of the invention is a centrifugal pump of the type mentioned above to improve that with low hydraulic power loss a high Rinsing, cooling and lubricating performance is achieved.
  • the Fastening means of the inner magnetic rotor on the shaft or on the Shaft sleeve has at least one flow channel for the conveyed liquid, are arranged in or on the blades for axially conveying the liquid.
  • Axial blades are in the inner diameter of a magnetic coupling rotor positioned, which is designed as a rotationally symmetrical hollow body.
  • the Buckets are with the rotationally symmetrical hollow body and Magnetic coupling shaft connected.
  • One with axial blades Magnetic clutch rotor eliminates the disadvantages mentioned.
  • the rotor consists of a cylindrical body, preferably several blades in the inside diameter three pieces - are positioned.
  • the blades can be planar or be spatially curved and preferably have a defined angle of attack 5 to 15 °.
  • the axial blades convey a larger one Liquid flow at low pressure differences. So there is a lot of cooling or Flushing medium is available and cavitation is reliably avoided.
  • the Medium is in the inner diameter of the cylindrical by means of axial blades Body promoted and flows through the positioned in the rotor center Rotor bearing.
  • the axial blades connect the rotationally symmetrical Hollow body with the shaft of the rotor and serve in addition to the axial Medium conveyance also the transmission of the rotor torque. Since the Front of the rotor in contrast to known rotors with radial blades is not full circle, but due to the blading one has reduced surface area, the fluid friction of the rotor end face reduced. This makes the compared to radial Bucket designs already have low hydraulic power consumption of the rotor is further reduced.
  • the flow channel is from a coaxial Ring opening is formed in which two or more blades are attached.
  • the liquid conveyed by the axial blades is preferably removed from the Gap sucked between the output magnets and the containment shell and through the Bearing pressed between the bearing housing and the shaft or the Shaft sleeve are arranged.
  • the centrifugal pump 1 with magnetic coupling has one in a pump chamber rotating impeller 2, which is fixed on one end of a shaft 3.
  • the Shaft 3 carries a shaft sleeve 12, which by two ceramic radial bearings 4, 5 (with Radial bearing sleeve and radial bearing bush) and two ceramic thrust bearings 6, 7 is mounted, which is attached to the inner wall of a tubular bearing housing 8 are.
  • the bearing housing 8 is attached to the wall 11, which is the pump chamber 9 separates from the interior of a containment shell 10, which on the partition 11th is attached.
  • the shaft 3 carries at the end facing away from the pump impeller 2 an inner pot-shaped magnet rotor 14.
  • a cylindrical coaxial magnetic body 17 in the form of a tubular section is formed, on the outside of the output magnets 18 are attached.
  • the bearing housing 8 thus extends coaxially into the magnet rotor 14, wherein an annular space 19 and between the magnetic carrier 17 and the bearing housing 8 there is an annular gap 20 between the magnet carrier 17 and the containment shell 10.
  • the containment shell 10 is surrounded by a drive pot, not shown, which carries the drive magnets inside and via a coaxial shaft from one Electric motor is driven.
  • a ring-shaped coaxial Flow channel (annular space) 21 is introduced, which is at the level of the annular space 19 and is crossed by two to four radial axial blades 22 which the Hold magnet carrier 17 on floor 16.
  • the blades are regular Distances (angles) formed on the floor and magnetic carrier and have one Angle of attack from 5 to 15 degrees.
  • the preferably three blades 22 promote through the inlet channels 23 in the Liquid entering the interior of the canned tube from the annular gap 20 into the Gap 24 between the bearing housing 8 and shaft sleeve 12, so that the fluid conveyed thereby through the radial and axial bearings 4 to 7 flows through to then flow back to the pump chamber.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einer zwischen Pumpenwelle und Antriebswelle angeordneten Magnetkupplung und mit einem Spalttopf im Magnetspalt zwischen dem inneren Magnetrotor der Pumpe und dem äußeren Magnetrotor der Antriebswelle. Im Inneren des von der Förderflüssigkeit durchflossenen Spalttopfes ist der innere Magnetrotor an einem rohrförmigen Lagergehäuse gelagert, das die Pumpenlaufradwelle umgibt, die auf der dem Pumpenlaufrad abgewandten Seite Befestigungsmittel für den inneren Magnetrotor besitzt, der zwischen dem Lagergehäuse und dem Spalttopf angeordnet ist. Die Befestigungsmittel des inneren Magnetrotors weisen an der Welle oder an der Wellenhülse mindestens einen Durchflusskanal für die Förderflüssigkeit auf, in oder an dem Schaufeln zur axialen Förderung der Flüssigkeit angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einer zwischen Pumpenwelle und Antriebswelle angeordneten Magnetkupplung und mit einem Spalttopf im Magnetspalt zwischen dem inneren Magnetrotor der Pumpe und dem äußeren Magnetrotor der Antriebswelle, wobei im Inneren des von der Förderflüssigkeit durchflossenen Spalttopfes der innere Magnetrotor an einem rohrförmigen Lagergehäuse gelagert ist, das die Pumpenlaufradwelle umgibt, die auf der dem Pumpenlaufrad abgewandten Seite Befestigungsmittel für den inneren Magnetrotor besitzt, der zwischen dem Lagergehäuse und dem Spalttopf angeordnet ist.
Bekannt sind Magnetkupplungsrotoren mit radialen Rückschaufeln. Die Schaufeln dienen der Generierung eines Spül- bzw. Kühlmediumstromes. Diese radialen Schaufeln sind stirnseitig am Magnetkupplungsrotor angeordnet und erzeugen einen Förderstrom in radialer Richtung, indem das Medium durch Fliehkraft zum Außendurchmesser des Rotors hin beschleunigt und durch den Spalt zwischen Rotorumfang und Spalttopf gefördert wird. Diese Förderrichtung zum Außendurchmesser hin ist konträr zu der erforderlichen Fließrichtung, um den Spülmediumstrom unmittelbar in die im Zentrum des Rotors positionierte Rotorlagerung einleiten zu können.
Radiale Schaufeln erzeugen im allgemeinen nur kleinere Massenströme bei höheren Drücken, so dass nur recht geringe Mengen Spül- bzw. Kühlmedium zur Verfügung stehen und die Förderung infolge Kavitation unterbrochen werden kann. Bei Vergrößerung der radialen Schaufeln wird zwar mehr Medium gefördert, aber die Kavitationsneigung nimmt auch zu. Darüber hinaus bedingen größere Radialschaufeln auch eine höhere hydraulische Leistung, die als Kupplungsverlustleistung einzustufen und daher unerwünscht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei geringem hydraulischen Leistungsverlust eine hohe Spül-, Kühl- und Schmierleistung erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Befestigungsmittel des inneren Magnetrotors an der Welle oder an der Wellenhülse mindestens einen Durchflusskanal für die Förderflüssigkeit aufweist, in oder an dem Schaufeln zur axialen Förderung der Flüssigkeit angeordnet sind.
Axiale Schaufeln sind im Innendurchmesser eines Magnetkupplungsrotors positioniert, der als rotationssymmetrischer Hohlkörper gestaltet ist. Die Schaufeln sind mit dem rotationssymmetrischen Hohlkörper und der Magnetkupplungswelle verbunden. Ein solcher mit Axialschaufeln ausgeführter Magnetkupplungsrotor eliminiert die genannten Nachteile. Der Rotor besteht aus einem zylindrischen Körper, in dessen Innendurchmesser mehrere Schaufelnvorzugsweise drei Stück - positioniert sind. Die Schaufeln können planar oder räumlich gekrümmt sein und weisen einen definierten Anstellwinkel aufvorzugsweise 5 bis 15 °. Die Axialschaufeln fördern einen größeren Flüssigkeitsstrom bei niedrigen Druckdifferenzen. Somit steht viel Kühl- bzw. Spülmedium zur Verfügung und Kavitation wird zuverlässig vermieden. Das Medium wird mittels Axialschaufeln in den Innendurchmesser des zylindrischen Körpers gefördert und durchströmt die im Rotorzentrum positonierte Rotorlagerung. Die Axialschaufeln verbinden den rotationssymmetrischen Hohlkörper mit der Welle des Rotors und dienen neben der axialen Mediumförderung auch der Übertragung des Rotordrehmomentes. Da die Stirnseite des Rotors im Gegensatz zu bekannten Rotoren mit radialen Schaufeln nicht vollkreisflächig ist, sondern bedingt durch die Beschaufelung eine verminderte Oberfläche aufweist, wird die Flüssigkeitsreibung der Rotor-Stirnfläche reduziert. Dadurch wird die im Vergleich zu radialen Schaufelkonstruktionen ohnehin schon geringe hydraulische Leistungsaufnahme des Rotors noch weiter vermindert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Durchflusskanal von einer koaxialen Ringöffnung gebildet ist, in dem zwei oder mehr Schaufeln befestigt sind. Vorzugsweise wird die von den axialen Schaufeln geförderte Flüssigkeit aus dem Spalt zwischen den Abtriebsmagneten und dem Spalttopf gesogen und durch die Lager gedrückt , die zwischen dem Lagergehäuse und der Welle oder der Wellenhülse angeordnet sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in der Zeichnung in einem axialen Schnitt durch den inneren Bereich dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Kreiselpumpe 1 mit Magnetkupplung weist einen in einer Pumpenkammer sich drehendes Laufrad 2 auf, das auf einem Ende einer Welle 3 befestigt ist. Die Welle 3 trägt eine Wellenhülse 12, die durch zwei Keramik-Radiallager 4, 5 (mit Radiallagerhülse und Radiallagerbuchse) und zwei Keramik-Axiallager 6, 7 gelagert ist, die an der Innenwand eines rohrförmigen Lagergehäuses 8 befestigt sind. Das Lagergehäuse 8 ist an der Wand 11 befestigt, die die Pumpenkammer 9 von dem Innenraum eines Spalttopfes 10 trennt, der an der Trennwand 11 befestigt ist. An der dem Pumpenlaufrad 2 abgewandten Ende trägt die Welle 3 einen inneren topfförmigen Magnetrotor 14. Hierzu ist an der Welle 3 als Befestigungsmittel 15 ein kreisförmiger Boden 16 angeformt, an dessen äußerem Rand ein rohrabschnittförmiger zylindrischer koaxialer Magnetkörper 17 angeformt ist, an dessen Außenseite die Abtriebsmagnete 18 befestigt sind.
Das Lagergehäuse 8 erstreckt sich somit koaxial in den Magnetrotor 14, wobei zwischen dem Magnetträger 17 und dem Lagergehäuse 8 ein Ringraum 19 und zwischen dem Magnetträger 17 und dem Spalttopf 10 ein Ringspalt 20 besteht. Außen ist der Spalttopf 10 von einem nicht dargestellten Antriebstopf umgeben, der innen die Antriebsmagnete trägt und über eine koaxiale Welle von einem Elektromotor angetrieben ist.
Innerhalb des rohrförmigen Magnetträgers 17 ist im Boden 16 des inneren Magnetrotors 14 stirnseitig ein insbesondere ringförmiger koaxialer Durchflusskanal (Ringraum) 21 eingebracht, der in Höhe des Ringraums 19 liegt und von zwei bis vier radialen Axialschaufeln 22 durchquert ist, die den Magnetträger 17 am Boden 16 halten. Die Schaufeln sind in regelmäßigen Abständen (Winkeln) am Boden und Magnetträger angeformt und weisen einen Anstellwinkel von 5 bis 15 Grad auf.
Die vorzugsweise drei Schaufeln 22 fördern die durch Eintrittskanäle 23 in den Spaltrohrinnenraum eintretende Flüssigkeit aus dem Ringspalt 20 in den Zwischenraum 24 zwischen Lagergehäuse 8 und Wellenhülse 12, so dass die hierdurch geförderte Flüssigkeit durch die Radial- und Axiallager 4 bis 7 hindurchfließt, um danach zur Pumpenkammer zurückzufließen.

Claims (3)

  1. Kreiselpumpe mit einer zwischen Pumpenwelle und Antriebswelle angeordneten Magnetkupplung und mit einem Spalttopf (10) im Magnetspalt zwischen dem inneren Magnetrotor (14) der Pumpe und dem äußeren Magnetrotor der Antriebswelle, wobei im Inneren des von der Förderflüssigkeit durchflossenen Spalttopfes (10) der innere Magnetrotor (14) an einem rohrförmigen Lagergehäuse (8) gelagert ist, das die Pumpenlaufradwelle (3) umgibt, die auf der dem Pumpenlaufrad (2) abgewandten Seite Befestigungsmittel (15) für den inneren Magnetrotor (14) besitzt, der zwischen dem Lagergehäuse (8) und dem Spalttopf (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,dass die Befestigungsmittel des inneren Magnetrotors (14) an der Welle (3) oder an der Wellenhülse (12) mindestens einen Durchflusskanal (21) für die Förderflüssigkeit aufweist, in oder an dem Schaufeln (22) zur axialen Förderung der Flüssigkeit angeordnet sind.
  2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (21) von einer koaxialen Ringöffnung gebildet ist, in dem zwei oder mehr Schaufeln (22) befestigt sind.
  3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die von den axialen Schaufeln (22) geförderte Flüssigkeit aus dem Spalt (20) zwischen den Abtriebsmagneten (18) und dem Spalttopf (10) gesogen und durch die Lager (4 - 7) gedrückt wird, die zwischen dem Lagergehäuse (8) und der Welle (3) oder der Wellenhülse (12) angeordnet sind.
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