EP3433496A1 - Magnetkupplungspumpe - Google Patents

Magnetkupplungspumpe

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EP3433496A1
EP3433496A1 EP17717633.6A EP17717633A EP3433496A1 EP 3433496 A1 EP3433496 A1 EP 3433496A1 EP 17717633 A EP17717633 A EP 17717633A EP 3433496 A1 EP3433496 A1 EP 3433496A1
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EP
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chamber
pump
bearing
impeller
fluid
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EP17717633.6A
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English (en)
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EP3433496B1 (de
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Thomas Eschner
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Klaus Union GmbH and Co KG
Original Assignee
Klaus Union GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Klaus Union GmbH and Co KG filed Critical Klaus Union GmbH and Co KG
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    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/586—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a magnetic coupling pump.
  • Magnetic clutch pumps use the attraction and repulsion forces between permanent magnets in both coupling halves for non-contact and slip-free torque transmission.
  • the drive power is transmitted by an electric motor via a drive shaft, which is connected to an outer rotor, on a pump-side magnets bearing rotor (inner rotor) non-contact and slipping.
  • the rotor drives an impeller via a pump shaft.
  • the pump shaft is supported by a lubricated by the fluid flow storage in the housing of the pump. Between the two rotors a split pot is arranged. The split pot separates the conveying fluid from the environment.
  • magnetic coupling pumps In the case of magnetic coupling pumps, the delivery fluid is therefore separated from the environment exclusively by means of static seals, so that leakage of the delivery fluid into the environment is prevented particularly reliably. Therefore, magnetic coupling pumps are often used in the field of chemistry and petrochemistry.
  • the storage is lubricated in the case of magnetic coupling pumps by the pumping fluid of the pump, wherein a partial flow of the conveying fluid required for this purpose is taken from the impeller chamber at a point of high pressure, which increases undergoes lubricating storage and passes through the bearing in the impeller chamber and in the enclosed by the split pot clutch chamber. Through a drainage hole, which connects the clutch chamber with a low pressure point in the impeller chamber, the delivery fluid is returned to the impeller chamber.
  • the conveying fluid emerging into the clutch chamber via the bearing simultaneously cools the containment shell and dissipates the heat generated there by eddy currents.
  • a magnetic coupling pump according to the invention comprises:
  • the clutch chamber is (almost) closed fluid-tight with respect to the impeller chamber.
  • the magnetic coupling pump according to the invention has the advantage that sufficient lubrication of the bearing is ensured even over a relatively long period of time when the pump is operating in dry running and no further conveying fluid can be conveyed through the channel for storage.
  • the clutch chamber is closed fluid-tight with respect to the impeller chamber, i. at most, a low return of the Forderfluids from the clutch chamber is carried out directly into the impeller, the fluid flows from the storage area much slower.
  • the storage remains sufficiently lubricated over a much longer period, even if no delivery fluid is replenished via the channel.
  • the delivery fluid passes through the storage not only in the clutch chamber, but also in the impeller chamber.
  • the delivery fluid also passes back into the impeller chamber without the usual emptying of the clutch chamber from emptying, so that a circulation of the Forderfluid serving as a lubricant during normal operation of the invention Pump is guaranteed.
  • the conveying fluid exiting via the bearing in the impeller chamber is replenished from the coupling chamber.
  • the delivery fluid present in the clutch chamber is sufficient to maintain lubrication for an extended period of time (up to an hour or more) until the pump runs dry and the pump is turned off.
  • the containment shell consists of a non-metallic material.
  • the reduced by the inventive closure of the clutch chamber with respect to the impeller circulation of the Forderfluids is thus unproblematic in terms of cooling in combination with the non-metallic material of the split pot.
  • the containment shell of technical ceramics or plastic, such as PEEK.
  • Plastic cans are characterized by their low weight and low sensitivity to breakage and easy handling.
  • Canned ceramic cans e.g., SiC
  • At least one throttle element is provided which throttles the flow of the Forderfluids through the channel.
  • the throttle element can, for example, cover or close the inlet-side opening of the channel to the impeller chamber.
  • the throttle element may, for example, be disc-shaped and attached to the ring, so that it partially covers the opening of the channel.
  • an annular disk fastened to the ring can form the throttle element, which at the same time closes an emptying bore formed in the ring, which is originally provided for connecting the coupling chamber to the impeller chamber.
  • the parts of a conventional magnetic coupling pump with little effort for a pump designed according to the invention are used. Only the attachment of the additional annular disc is required, preferably in combination with the use of a non-metallic containment shell.
  • the annular disc partially closes the channel to reduce the cross section for throttling the fluid flow, and the drain hole completely.
  • the throttling element is disposed in the upstream so that the flow of the conveying fluid through the channel is throttled.
  • the throttle element is for this purpose designed such that particles must move radially inwardly against the centrifugal force in the channel to get into the clutch chamber.
  • the partial flow of the delivery fluid, which passes from the impeller chamber to the bearing for lubrication of the bearing in the clutch chamber, is significantly reduced by the throttle element, whereby the entry of particles is reduced in solids loading of the fluid flow into the containment shell.
  • the pump shaft has no fluid connection between the impeller chamber and the clutch chamber.
  • the pump shaft has an axial through hole to ensure sufficient circulation of the conveying fluid from the pressure side of the impeller chamber via the bearing in the coupling chamber and through the pump shaft back to the suction side of the impeller chamber for the purpose of sufficient cooling of the split pot. Due to the lack of fluid connection via the pump shaft, the circulation is inventively reduced and thereby achieved that the clutch chamber remains filled with conveying fluid in the dry run for as long as possible in order to maintain the lubrication.
  • the pump shaft may be formed as a solid body. But it is also possible that the pump shaft is designed as a hollow shaft which is closed at least one end.
  • a preferred embodiment provides that a return of the delivery fluid from the clutch chamber into the impeller chamber via the storage.
  • the return of the delivery fluid from the Coupling chamber in the impeller can be carried out exclusively on the storage. As a result, adequate lubrication of the storage over a longer period is ensured, even if the pump operates in dry running and no further fluid can be conveyed through the channel for storage.
  • the return of the delivery fluid from the clutch chamber in the impeller chamber is in the storage area, so that the storage is sufficiently lubricated over a much longer period of time, even if no delivery fluid is replenished via the channel.
  • the delivery fluid thus returns to the impeller chamber, so that a circulation of the delivery fluid serving as a lubricant during normal operation of the pump according to the invention is ensured.
  • dry running the conveying fluid exiting via the bearing in the impeller chamber is replenished from the coupling chamber.
  • the delivery fluid present in the clutch chamber is sufficient for a longer period of time (up to an hour or more) to maintain lubrication.
  • the pump can be switched off without damage, as soon as the dry running of the pump is noticed.
  • the return of the conveying fluid from the clutch chamber into the impeller chamber via a radial bearing gap in the storage takes place.
  • the radial bearing gap is preferably located between the bearing elements of the bearing so that lubrication is ensured even when the pump is running dry.
  • the radial bearing gap is arranged impeller side in the storage.
  • the radial bearing gap throttles the return of the conveying fluid from the clutch chamber into the impeller chamber.
  • the radial bearing gap in the impeller-side radial bearing of the bearing preferably has no lubricating groove in order to further restrict the return of the conveying fluid. Since rinsing of the bearing does not occur when the feed fluid is loaded with solids, the entry of particles into the Clutch chamber can be reduced by the throttle element described above and below.
  • lubrication are arranged on the coupling side in the storage.
  • the coupling-side radial bearing of the bearing may have lubrication grooves, by which a flushing between the bearing elements is ensured. This is especially important in the case of solids loading of the delivery fluid in order to nevertheless ensure a high durability of the storage.
  • FIGS. show a particularly preferred embodiment of the invention.
  • the invention is not limited to the embodiment shown.
  • the invention includes, as far as is technically feasible, any combination of the technical features that are listed in the claims or described in the description as being relevant to the invention.
  • FIG. 1 sectional view of a magnetic coupling pump according to the invention.
  • FIG. 1 shows a magnetic coupling pump 10 according to the invention in a possible embodiment.
  • the magnetic coupling has a housing 12 with a ring 16.
  • the housing 12 includes an impeller chamber 14 for receiving a delivery fluid which is drawn through an inlet 44 and an outlet 46 is ejected.
  • the pump 10 comprises a containment shell 18, wherein the containment shell 18 and the ring 16 enclose a coupling chamber 20.
  • the ring 16 separates the clutch chamber 20 from the impeller chamber 14.
  • the containment shell 18 is made of a non-metallic material, so that there occurs no heat generation due to eddy currents.
  • a pump shaft 22 extends from the impeller chamber 14 through a central opening provided in the ring 16 into the clutch chamber 20.
  • An impeller 24 is attached to the pump shaft 22.
  • a rotor 50 equipped with permanent magnets is arranged at the other end of the shaft 22 at the other end of the shaft 22.
  • the pump 10 has a bearing 26, for example in the form of a sliding bearing with ceramic bearing elements, which is supported by the ring 16.
  • a channel 28 for supplying a partial flow of the conveying fluid from the impeller chamber 14 to the bearing 26 for the purpose of lubrication is provided in the ring 16.
  • the ring 16 has a drain hole 30, which is originally provided for emptying the clutch chamber 20 in the impeller chamber 14.
  • the impeller chamber 14 facing the opening of the drain hole 30 is closed by a disc-shaped member 32.
  • the coupling chamber 20 is closed fluid-tight with respect to the impeller chamber 14.
  • the radial bearing gap 52 is disposed between the bearing elements of the impeller-side radial bearing 26b of the bearing 26, which provides lubrication between the bearing elements even when the pump is running dry ensured.
  • the radial bearing gap 52 throttles the recirculation of the delivery fluid from the clutch chamber 20 into the impeller chamber 14.
  • the impeller side radial bearing 26b of the bearing 26 has no lubrication groove to restrict the recirculation of the delivery fluid.
  • a lubrication groove 54 can be seen, which ensures sufficient flushing between the bearing elements.
  • the impeller 24 has a hollow cylindrical portion 42 extending in the axial direction of the pump shaft 22 and adjacent to the disk-shaped member 32.
  • a throttle element 34 is provided which is disposed between the impeller cannister 14 and the opening 36 of the channel 28.
  • the restrictor 34 prevents accumulation of particulates in the clutch chamber upon solids loading of the fluid stream.
  • the throttle element 34 throttles the flow of the conveying fluid through the channel 28.
  • the throttle element 34 is formed on the disk-shaped element 32 and covers the channel opening 36 from. According to the invention, the throttle element 34 rests against the channel opening 36 such that the Forderfluid can flow into the region between the throttle element 34 and the channel opening 36.
  • the throttle element 34 has on its outer circumference a chamfer 38, which is arranged on the side facing away from the impeller 24 side of the element 32. The result is a gap 48 between throttle element 34 and ring 16 can flow through the Forderfluid in the channel 28.
  • the throttle element 34 thus causes particles to move radially inwardly against the centrifugal force into the channel 28 to enter the clutch chamber 20.
  • the partial flow of the delivery fluid which passes from the impeller chamber 14 to the bearing 26 for the purpose of lubricating the bearing 26 in the clutch chamber, is significantly reduced by the throttle element 34, whereby the entry of particles in solids loading of the fluid flow is reduced in the split pot 18.
  • the throttling element 34 thus effects a throttling of the flow of conveying fluid through the channel 28.
  • the pump shaft 22 of the magnetic coupling pump 10 is designed such that it does not establish fluid communication between the clutch chamber 20 and the impeller chamber 14.
  • the pump shaft 22 is formed as a solid body.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplungspumpe (10) aufweisend: - ein zumindest teilweise mit einem Förderfluid gefülltes Gehäuse (12); - eine von dem Gehäuse (12) umschlossene Laufradkammer (14); - eine Pumpenwelle (22); - ein Laufrad (24), das in der Laufradkammer (14) an der Pumpenwelle (22) angeordnet ist; - eine Lagerung (26), die die Pumpenwelle (22) im Gehäuse (12) lagert; - einen Spalttopf (18), der eine Kupplungskammer (20) umschließt; - einen Rotor (50), der in der Kupplungskammer (20) an der Pumpenwelle (22) angeordnet ist; - einen in dem Gehäuse gehaltenen Ring (16), der die Lagerung (26) stützt und die Laufradkammer (14) von der Kupplungskammer (20) trennt; - einen in dem Ring (16) ausgebildeten Kanal (28) zur Förderung eines Teilstroms des Förderfluids aus der Laufradkammer (14) zu der Lagerung (26) zum Zwecke der Schmierung der Lagerung (26), wobei zumindest ein Teil des aus der Lagerung (26) austretenden Förderfluids in die Kupplungskammer (20) gelangt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Magnetkupplungspumpe dahingehend zu verbessern, dass eine sichere und zuverlässige Schmierung der Lagerung (26) der Pumpenwelle (22) über eine gewisse Zeit auch dann noch gewährleistet ist, wenn die Pumpe (10) im Trockenlauf arbeitet, d.h. wenn sie weiterläuft, nachdem kein Förderfluid an der Saugseite der Pumpe (10) mehr ansteht. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass die Kupplungskammer (20) gegenüber der Laufradkammer (14) fluiddicht verschlossen ist.

Description

MaanetkuDDlunasDunriDe Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplungspumpe.
Magnetkupplungspumpen sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt.
Sie sind eine Kombination aus einer konventionellen Pumpenhydraulik mit einem Antriebssystem, das eine meist permanentmagnetische Kupplung aufweist. Magnetkupplungspumpen nutzen die Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen Dauermagneten in beiden Kupplungshälften zur berührungslosen und schlupflosen Drehmomentübertragung. Die Antriebsleistung wird von einem Elektromotor über eine Antriebswelle, die mit einem Außenrotor verbunden ist, auf einen pumpenseitige Magnete tragenden Rotor (Innenrotor) berührungsfrei und schlupflos übertragen. Der Rotor treibt über eine Pumpenwelle ein Laufrad an. Die Pumpenwelle wird dabei von einer durch das Förderfluid geschmierten Lagerung im Gehäuse der Pumpe gelagert. Zwischen den beiden Rotoren ist ein Spalttopf angeordnet. Der Spalttopf trennt das Förderfluid von der Umwelt. Das Förderfluid ist bei Magnetkupplungspumpen somit ausschließlich über statische Dichtungen von der Umwelt getrennt, so dass ein Austritt des Förderfluids in die Umwelt besonders sicher verhindert wird. Daher werden Magnetkupplungspumpen häufig im Bereich der Chemie und Petrochemie eingesetzt.
Die Lagerung wird bei Magnetkupplungspumpen durch das Förderfluid der Pumpe geschmiert, wobei ein hierfür erforderlicher Teilstrom des Förderfluids an einer Stelle hohen Druckes aus der Laufradkammer entnommen wird, die zu schmierende Lagerung durchläuft und über das Lager in die Laufradkammer und in die von dem Spalttopf umschlossene Kupplungskammer gelangt. Über eine Entleerungsbohrung, die die Kupplungskammer mit einer Stelle niedrigen Drucks in der Laufradkammer verbindet, wird das Förderfluid in die Laufradkammer zurückgeführt. Das in die Kupplungskammer über die Lagerung austretende Förderfluid kühlt gleichzeitig den Spalttopf und führt die dort durch Wirbelströme entstehende Wärme ab.
Nachteilig ist, dass bei Betrieb der bekannten Magnetkupplungspumpen im Trockenlauf keine ausreichende Schmierung der Lagerung bzw. Kühlung des Spalttopfes möglich ist, da der zur Schmierung bzw. Kühlung benötigte Teilstrom die Lagerung und die Kupplungskammer weiterhin kontinuierlich verlässt, aber kein neuer für die Schmierung/Kühlung benötigter Teilstrom nachgeführt werden kann, da kein Förderfluid mehr vorhanden ist. Innerhalb kürzester Zeit kommt es zur Überhitzung und die Lagerung wird zerstört. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Magnetkupplungspumpe bereitzustellen, bei der eine sichere und zuverlässige Schmierung der Lagerung der Pumpenwelle über eine gewisse Zeit auch dann noch gewährleistet ist, wenn die Pumpe im Trockenlauf arbeitet, d.h. wenn sie weiterläuft, nachdem kein Förderfluid an der Saugseite der Pumpe mehr ansteht, z.B. aufgrund eines Bedienfehlers.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Magnetkupplungspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale auch in beliebiger und technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und somit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
Eine erfindungsgemäße Magnetkupplungspumpe umfasst:
ein zumindest teilweise mit einem Förderfluid gefülltes Gehäuse;
eine von dem Gehäuse umschlossene Laufradkammer;
- eine Pumpenwelle;
ein Laufrad, das in der Laufradkammer an der Pumpenwelle angeordnet ist;
eine Lagerung, die die Pumpenwelle im Gehäuse lagert;
einen Spalttopf, der eine Kupplungskammer umschließt;
einen Rotor, der in der Kupplungskammer an der Pumpenwelle angeordnet ist;
einen in dem Gehäuse gehaltenen Ring, der die Lagerung stützt und die Laufradkammer von der Kupplungskammer trennt;
einen in dem Ring ausgebildeten Kanal zur Förderung eines Teilstroms des Forderfluids aus der Laufradkammer zu der Lagerung zum Zwecke der Schmierung der Lagerung, wobei zumindest ein Teil des aus der Lagerung austretenden Forderfluids in die Kupplungskammer gelangt
Dabei wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kupplungskammer gegenüber der Laufradkammer (nahezu) fluiddicht verschlossen ist. Die erfindungsgemäße Magnetkupplungspumpe weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass eine ausreichende Schmierung der Lagerung auch dann noch über einen längeren Zeitraum gewährleistet ist, wenn die Pumpe im Trockenlauf arbeitet und kein weiteres Förderfluid durch den Kanal zur Lagerung gefördert werden kann. Dadurch dass erfindungsgemäß, anders als im Stand der Technik, die Kupplungskammer gegenüber der Laufradkammer fluiddicht verschlossen ist, d.h. allenfalls eine geringe Zurückführung des Forderfluids aus der Kupplungskammer direkt in die Laufradkammer erfolgt, fließt das Förderfluid aus dem Bereich der Lagerung wesentlich langsamer ab. Somit bleibt die Lagerung über einen deutlich längeren Zeitraum hinweg ausreichend geschmiert, selbst wenn kein Förderfluid über den Kanal nachgeliefert wird.
Das Förderfluid gelangt über die Lagerung nicht nur in die Kupplungskammer, sondern auch in die Laufradkammer. Das Förderfluid gelangt also auch ohne die herkömmlich von der Kupplungskammer aus erfolgende Entleerung in die Laufradkammer zurück, so dass eine Zirkulation des als Schmiermittel dienenden Forderfluids während des normalen Betriebs der erfindungsgemäßen Pumpe gewährleistet ist. Im Trockenlauf wird das über die Lagerung in die Laufradkammer austretende Förderfluid aus der Kupplungskammer nachgeliefert. Das in der Kupplungskammer vorhandene Förderfluid reicht aus, um die Schmierung über einen längeren Zeitraum (bis zu einer Stunde oder auch länger) aufrecht zu erhalten, bis der Trockenlauf der Pumpe bemerkt wird und die Pumpe ausgeschaltet wird.
Bevorzugt besteht der Spalttopf aus einem nichtmetallischen Werkstoff. Durch die fehlende elektrische Leitfähigkeit des nichtmetallischen Werkstoffs werden Wirbelstromverluste vermieden, wodurch der Wirkungsgrad der Magnetkupplungspumpe signifikant ansteigt. Insbesondere ist, anders als im Stand der Technik, keine Kühlung des Spalttopfes durch das Förderfluid erforderlich. Die durch den erfindungsgemäßen Verschluss der Kupplungskammer gegenüber der Laufradkammer reduzierte Zirkulation des Forderfluids ist im Hinblick auf die Kühlung in Kombination mit dem nichtmetallischen Werkstoff des Spalttopfes somit unproblematisch. Bevorzugt besteht der Spalttopf aus technischer Keramik bzw. Kunststoff, wie beispielsweise PEEK. Spalttöpfe aus Kunststoff zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht und ihre geringe Bruchempfindlichkeit und einfaches Handling aus. Spalttöpfe aus Keramik (z.B. SiC) weisen eine hohe Druckbeständigkeit und eine ausgezeichnete Temperaturfestigkeit auf.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Magnetkupplungspumpe ist wenigstens ein Drosselelement vorgesehen, das den Durchfluss des Forderfluids durch den Kanal bedrosselt. Dadurch wird die Zirkulation des Forderfluids über den Teilstrom und über die Lagerung weiter verlangsamt. Durch die Reduktion des Durchflusses wird eine Ansammlung von Partikeln in der Kupplungskammer verhindert. Das Drosselelement kann hierzu z.B. die eingangsseitige Öffnung des Kanals zur Laufradkammer abdecken oder verschließen. Das Drosselelement kann z.B. scheibenförmig ausgebildet und an dem Ring befestigt sein, so dass es die Öffnung des Kanals teilweise abdeckt. Besonders bevorzugt kann eine an dem Ring befestigte Ringscheibe das Drosselelement bilden, die gleichzeitig eine in dem Ring ausgebildete Entleerungsbohrung, die ursprünglich zur Verbindung der Kupplungskammer mit der Laufradkammer vorgesehen ist, verschließt. Auf diese Weise können im Sinne einer Gleichteilestrategie die Teile einer herkömmlichen Magnetkupplungspumpe mit geringem Aufwand für eine erfindungsgemäß ausgestaltete Pumpe verwendet werden. Es ist lediglich die Anbringung der zusätzlichen Ringscheibe erforderlich, vorzugsweise in Kombination mit der Verwendung eines nichtmetallischen Spalttopfes. Vorteilhaft verschließt die Ringscheibe den Kanal teilweise, um zur Drosselung des Fluidstroms den Querschnitt zu reduzieren, und die Entleerungsbohrung komplett. Um eine Ansammlung von Partikeln in der Kupplungskammer bei Feststoffbeladung des Fluidstroms zu verhindern, ist das Drosselelement im Zustrom angeordnet, so dass der Durchfluss des Förderfluids durch den Kanal bedrosselt wird. Das Drosselelement ist hierzu derart ausgeführt, dass sich Partikel gegen die Zentrifugalkraft radial einwärts in den Kanal bewegen müssen, um in die Kupplungskammer zu gelangen. Der Teilstrom des Förderfluids, der aus der Laufradkammer zu der Lagerung zum Zwecke der Schmierung der Lagerung in die Kupplungskammer gelangt, ist durch das Drosselelement deutlich reduziert, wodurch der Eintrag von Partikeln bei Feststoffbeladung des Fluidstroms in den Spalttopf reduziert wird.
Bevorzugt weist die Pumpenwelle keine Fluidverbindung zwischen Laufradkammer und Kupplungskammer auf. Herkömmlich weist die Pumpenwelle eine axiale Durchgangsbohrung auf, um eine ausreichende Zirkulation des Förderfluids von der Druckseite der Laufradkammer über die Lagerung in die Kupplungskammer und durch die Pumpenwelle zurück zur Saugseite der Laufradkammer zum Zwecke der ausreichenden Kühlung des Spalttopfes zu gewährleisten. Durch die fehlende Fluidverbindung über die Pumpenwelle wird die Zirkulation erfindungsgemäß reduziert und dadurch erreicht, dass die Kupplungskammer über einen möglichst langen Zeitraum im Trockenlauf mit Förderfluid gefüllt bleibt, um die Schmierung aufrecht zu erhalten. Die Pumpenwelle kann als Vollkörper ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Pumpenwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, die wenigstens einendseitig verschlossen ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass eine Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer in die Laufradkammer über die Lagerung erfolgt. Die Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer in die Laufradkannnner erfolgt vorzugsweise ausschließlich über die Lagerung. Hierdurch ist eine ausreichende Schmierung der Lagerung über einen längeren Zeitraum gewährleistet, auch wenn die Pumpe im Trockenlauf arbeitet und kein weiteres Förderfluid durch den Kanal zur Lagerung gefördert werden kann.
Die Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer in die Laufradkammer erfolgt im Bereich der Lagerung, sodass die Lagerung über einen deutlich längeren Zeitraum hinweg ausreichend geschmiert ist, selbst wenn kein Förderfluid über den Kanal nachgeliefert wird. Das Förderfluid gelangt also in die Laufradkammer zurück, so dass eine Zirkulation des als Schmiermittel dienenden Förderfluids während des normalen Betriebs der erfindungsgemäßen Pumpe gewährleistet ist. Im Trockenlauf wird das über die Lagerung in die Laufradkammer austretende Förderfluid aus der Kupplungskammer nachgeliefert. Das in der Kupplungskammer vorhandene Förderfluid reicht über einen längeren Zeitraum (bis zu einer Stunde oder auch länger) aus, um die Schmierung aufrecht zu erhalten. So kann die Pumpe ohne Schäden ausgeschaltet werden, sobald der Trockenlauf der Pumpe bemerkt wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Magnet- kupplungspumpe ist vorgesehen, dass die Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer in die Laufradkammer über einen Radiallagerspalt in der Lagerung erfolgt. Der Radiallagerspalt befindet sich vorzugsweise zwischen den Lagerelementen der Lagerung, sodass eine Schmierung auch bei Trockenlauf der Pumpe sichergestellt ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist, dass der Radiallagerspalt laufradseitig in der Lagerung angeordnet ist. Der Radiallagerspalt drosselt die Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer in die Laufradkammer. Der Radiallagerspalt in dem laufradseitigen Radiallager der Lagerung weist vorzugsweise keine Schmiernut auf, um die Zurückführung des Förderfluid weiter zu drosseln. Da eine Spülung des Lagers bei Feststoffbeladung des Förderfluids hierdurch ausbleibt, sollte der Eintrag von Partikeln in die Kupplungskammer durch das oben und im Folgenden beschriebene Drosselelement reduziert werden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausführung, dass Schmiernuten kupplungsseitig in der Lagerung angeordnet sind. Das kupplungsseitige Radiallager der Lagerung kann Schmiernuten aufweisen, durch die eine Spülung zwischen den Lagerelementen sichergestellt ist. Dies ist besonders bei Feststoffbeladung des Förderfluids von Bedeutung um dennoch eine hohe Langlebigkeit der Lagerung sicherzustellen.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigte Ausführungsvariante beschränkt. Insbesondere umfasst die Erfindung, soweit es technisch sinnvoll ist, beliebige Kombinationen der technischen Merkmale, die in den Ansprüchen aufgeführt oder in der Beschreibung als erfindungsrelevant beschrieben sind.
Es zeigt:
Fig. 1 Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Magnetkupplungspumpe.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Magnetkupplungspumpe 10 in einer möglichen Ausgestaltung. Die Magnetkupplung weist ein Gehäuse 12 mit einem Ring 16 auf. Das Gehäuse 12 umfasst eine Laufradkammer 14 zur Aufnahme eines Förderfluids, das durch einen Einlass 44 angesaugt und einen Auslass 46 ausgestoßen wird. Ferner umfasst die Pumpe 10 einen Spalttopf 18, wobei der Spalttopf 18 und der Ring 16 eine Kupplungskammer 20 umschließen. Der Ring 16 trennt die Kupplungskammer 20 von der Laufradkammer 14. Der Spalttopf 18 besteht aus einem nichtmetallischen Werkstoff, so dass dort keine Wärmeentwicklung aufgrund von Wirbelströmen auftritt. Eine Pumpenwelle 22 erstreckt sich von der Laufradkammer 14 durch eine in dem Ring 16 vorgesehene zentrale Öffnung in die Kupplungskammer 20. An der Pumpenwelle 22 ist ein Laufrad 24 befestigt. Am anderen Ende der Welle 22 ist in der Kupplungskammer 20 ein mit Permanentmagneten bestückter Rotor 50 angeordnet. Zur Lagerung der Pumpenwelle 22 weist die Pumpe 10 eine Lagerung 26, z.B. in Form einer Gleitlagerung mit keramischen Lagerelementen, auf, die von dem Ring 16 gestützt wird. Ferner ist in dem Ring 16 ein Kanal 28 zur Zuführung eines Teilstroms des Förderfluids von der Laufradkammer 14 zu der Lagerung 26 zum Zwecke der Schmierung vorgesehen. Der Ring 16 weist eine Entleerungsbohrung 30 auf, die ursprünglich zur Entleerung der Kupplungskammer 20 in die Laufradkammer 14 vorgesehen ist. Die der Laufradkammer 14 zugewandte Öffnung der Entleerungsbohrung 30 ist mittels eines scheibenförmigen Elements 32 verschlossen. Dadurch wird erfindungsgemäß die Kupplungskammer 20 gegenüber der Laufradkammer 14 fluiddicht verschlossen. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass in der Kupplungskammer 20 über eine gewisse Zeit eine ausreichende Menge Förderfluid zur Schmierung der Lagerung 26 im Trockenlauf verbleibt. Eine Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer 20 in die Laufradkammer 14 erfolgt über die Lagerung 26. Die ausschließliche Zurückführung des Förderfluids über die Lagerung 26 aus der Kupplungskammer 20 in die Laufradkammer 14 stellt über einen längeren Zeitraum eine ausreichende Menge Förderfluid zur Schmierung der Lagerung 26 bereit. Das scheibenförmige Element 32 ist mittels einer Schraube 40 an dem Ring 16 befestigt. Die Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer 20 in die Laufradkammer 14 erfolgt daher über einen Radiallagerspalt 52 in der Lagerung 26. Der Radiallagerspalt 52 ist zwischen den Lagerelementen des laufradseitigen Radiallagers 26b der Lagerung 26 angeordnet, was eine Schmierung zwischen den Lagerelementen auch bei Trockenlauf der Pumpe sichergestellt. Der Radiallagerspalt 52 drosselt die Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer 20 in die Laufradkammer 14. Wie zu erkennen ist, weist das laufradseitigen Radiallager 26b der Lagerung 26 keine Schmiernut auf, um die Zurückführung des Förderfluid zu drosseln. In dem kupplungsseitigen Radiallager 26a der Lagerung 26 ist eine Schmiernut 54 zu erkennen, die eine ausreichende Spülung zwischen den Lagerelementen sichergestellt ist. Das Laufrad 24 weist einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 42 auf, der sich in Axialrichtung der Pumpenwelle 22 erstreckt und an das scheibenförmige Element 32 angrenzt. Durch den Spalt zwischen dem scheibenförmigen Element 32 und dem Abschnitt 42 wird der Austritt von Forderfluid aus der Lagerung 26 in die Laufradkannnner 14 begrenzt. Ein Drosselelement 34 ist vorgesehen, das zwischen der Laufradkannnner 14 und der Öffnung 36 des Kanals 28 angeordnet ist. Das Drosselelement 34 verhindert eine Ansammlung von Partikeln in der Kupplungskammer bei Feststoffbeladung des Fluidstroms. Das Drosselelement 34 bedrosselt den Durchfluss des Förderfluids durch den Kanal 28. Das Drosselelement 34 ist an dem scheibenförmigen Element 32 ausgebildet und deckt die Kanalöffnung 36 ab. Das Drosselelement 34 liegt erfindungsgemäß so an der Kanalöffnung 36 an, dass das Forderfluid in den Bereich zwischen Drosselelement 34 und Kanalöffnung 36 einströmen kann. Hierzu weist das Drosselelement 34 an seinem Außenumfang eine Fase 38 auf, die auf der von dem Laufrad 24 abgewandten Seite des Elements 32 angeordnet ist. Es entsteht ein Spalt 48 zwischen Drosselelement 34 und Ring 16 durch den Forderfluid in den Kanal 28 strömen kann. Das Drosselelement 34 bewirkt auf diese Weise, dass sich Partikel gegen die Zentrifugalkraft radial einwärts in den Kanal 28 bewegen müssen, um in die Kupplungskammer 20 zu gelangen. Der Teilstrom des Förderfluids, der aus der Laufradkammer 14 zu der Lagerung 26 zum Zwecke der Schmierung der Lagerung 26 in die Kupplungskammer gelangt, ist durch das Drosselelement 34 deutlich reduziert, wodurch der Eintrag von Partikeln bei Feststoffbeladung des Fluidstroms in den Spalttopf 18 reduziert wird. Das Drosselelement 34 bewirkt auf diese Weise eine Drosselung des Förderfluidstroms durch den Kanal 28. Die Pumpenwelle 22 der Magnetkupplungspumpe 10 ist so ausgebildet, dass sie keine Fluidverbindung zwischen der Kupplungskammer 20 und der Laufradkammer 14 herstellt. Hierzu ist die Pumpenwelle 22 als Vollkörper ausgebildet.
- Bezugszeichenliste -
Bezuaszeichenliste
10 Magnetkupplungspumpe
12 Gehäuse
14 Laufrad kammer
16 Ring
18 Spalttopf
20 Kupplungskammer
22 Pumpenwelle
24 Laufrad
26 Lagerung
26a kupplungsseitiges Radiallager
26b laufradseitiges Radiallager
28 Kanal
30 Entleerungsbohrung scheibenförmiges Element
Drosselelement
Kanalsöffnung
Fase
Schraube
in Längsrichtung verlaufender Endbereich Laufrad Einlass
Auslass
Spalt
Rotor
Radiallagerspalt
Schmiernut

Claims

Patentansprüche 1. Magnetkupplungspumpe (10) aufweisend:
ein zumindest teilweise mit einem Förderfluid gefülltes Gehäuse (12); eine von dem Gehäuse (12) umschlossene Laufradkammer (14);
eine Pumpenwelle (22);
ein Laufrad (24), das in der Laufradkammer (14) an der Pumpenwelle (22) angeordnet ist;
eine Lagerung (26), die die Pumpenwelle (22) im Gehäuse (12) lagert; einen Spalttopf (18), der eine Kupplungskammer (20) umschließt;
einen Rotor (50), der in der Kupplungskammer (20) an der Pumpenwelle (22) angeordnet ist;
- einen in dem Gehäuse gehaltenen Ring (16), der die Lagerung (26) stützt und die Laufradkammer (14) von der Kupplungskammer (20) trennt;
einen in dem Ring (16) ausgebildeten Kanal (28) zur Förderung eines Teilstroms des Förderfluids aus der Laufradkammer (14) zu der Lagerung (26) zum Zwecke der Schmierung der Lagerung (26), wobei zumindest ein Teil des aus der Lagerung (26) austretenden Förderfluids in die Kupplungskammer (20) gelangt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kupplungskammer (20) gegenüber der Laufradkammer (14) fluiddicht verschlossen ist.
2. Magnetkupplungspumpe (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf (18) aus einem nichtmetallischen Werkstoff hergestellt ist.
3. Magnetkupplungspumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Drosselelement (34), das den Durchfluss des Förderfluids durch den Kanal (28) bedrosselt.
4. Magnetkupplungspumpe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (34) die Öffnung des Kanals (28) zur
Laufradkammer (14) teilweise abdeckt oder verschließt.
5. Magnetkupplungspumpe (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (34) scheibenförmig ausgebildet und an dem Ring (16) befestigt ist, so dass es die Öffnung des Kanals (28) zumindest teilweise abdeckt.
6. Magnetkupplungspumpe (10) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine an dem Ring (16) befestigte Ringscheibe (32) das Drosselelement (34) bildet und gleichzeitig eine an dem Ring (16) ausgebildete Entleerungsbohrung (30), die die Kupplungskammer (20) mit der Laufradkammer (14) verbindet, verschließt.
7. Magnetkupplungspumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwelle (22) keine Fluidverbindung zwischen Laufradkammer (14) und Kupplungskammer (20) aufweist.
8. Magnetkupplungspumpe (10) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwelle (22) als Vollkörper ausgebildet ist.
9. Magnetkupplungspumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungskammer (20) derart fluiddicht verschlossen ist, dass eine Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer (20) in die Laufradkammer (14) im Wesentlichen nur über die Lagerung (26) erfolgt.
10. Magnetkupplungspumpe (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zurückführung des Förderfluids aus der Kupplungskammer (20) in die Laufradkammer (14) über einen Radiallagerspalt (52) in der Lagerung (26) erfolgt.
11. Magnetkupplungspumpe (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiallagerspalt (52) laufradseitig in der Lagerung (26) angeordnet ist.
12. Magnetkupplungspumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schmiernuten (54) kupplungsseitig in der Lagerung (26) angeordnet sind.
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