ITPD20110209A1 - Pompa centrifuga a trascinamento magnetico - Google Patents
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Description
TITOLO
POMPA CENTRIFUGA A TRASCINAMENTO MAGNETICO
DESCRIZIONE
II presente brevetto è attinente alle pompe centrifughe a trascinamento magnetico ed in particolare concerne una nuova pompa centrifuga a trascinamento magnetico con circuito lubrificante dei cuscinetti dell'albero condotto.
Sono note le pompe centrifughe a trascinamento magnetico in cui la trasmissione del moto fra l'albero del motore e l'albero della girante avviene mediante coppie di magneti a polarità opposta fissati all'albero della girante ed all'albero motore.
Sostanzialmente sull'estremità dell'albero della girante di pompaggio, all'estremità opposta a detta girante, sono fissati vedi magneti disposti lungo una circonferenza a costituire un rotore magnetico interno.
Detto albero con girante e rotore interno ruota su cuscinetti, normalmente a strisciamento, calettati su un supporto pure esso interno alla pompa.
Detto rotore magnetico interno è alloggiato e ruota in una camera completamente confinata dietro alla camera di pompaggio in cui ruota la girante. Sostanzialmente detto rotore magnetico interno ruota in una camera costituita dalla parete posteriore della girante e da un involucro a bicchiere o a campana di ridotto spessore.
Tale bicchiere o campana isola completamente la girante, la camera di rotazione della girante ed il rotore magnetico interno dall'ambiente esterno alla pompa. In particolare detto bicchiere o campana impedisce qualsiasi anche minima fuoriuscita del liquido pompato.
Attorno a detto bicchiere o campana è posizionato, coassialmente al rotore magnetico interno, un rotore magnetico esterno comprendente vari magneti disposti a breve distanza attorno a detto bicchiere o campana e fissati ad un supporto a sua volta fissato ad un albero motore della pompa coassiale con detto rotore magnetico interno.
Detto albero motore viene collegato meccanicamente all'albero di un motore elettrico che genera il movimento rotatorio.
La rotazione dell'albero motore della pompa provoca, per accoppiamento e trascinamento magnetico dei magneti dei due rotori interno ed esterno, la rotazione dell'albero della girante.
Per diminuire l'attrito, per lubrificare i supporti o cuscinetti dell’albero condotto della girante, e per il raffreddamento delle perdite magnetiche per correnti parassite di Focault, parte del fluido pompato viene convogliato nella camera in cui è alloggiato il rotore magnetico interno.
Le pompe centrifughe a trascinamento magnetico così costituite sono largamente utilizzate nel trasferimento di fluidi che assolutamente non devono trafilare esternamente al circuito di pompaggio e/o nell'ambiente esterno, come ad esempio fluidi radioattivi, tossici, chimicamente aggressivi, solventi, eccetera.
Le pompe centrifughe a trascinamento magnetico così costituite presentano vari inconvenienti.
L'efficienza della lubrificazione e raffreddamento è dipendente dal fluido pompato e dalle sue caratteristiche.
Quanto più il fluido pompato è caldo, minore è il raffreddamento dei supporti dell'albero della girante e della parete interna del bicchiere o tazza di contenimento del fluido.
La lubrificazione e raffreddamento delle sedi di rotazione dell'albero del rotore magnetico interno risente pesantemente quanto più la temperatura del fluido pompato è vicina alla sua temperatura di ebollizione o di congelamento.
A causa della breve distanza fra il rotore magnetico interno e la parete del bicchiere o campana, il fluido pompato deve essere privo di corpi solidi in sospensione che produrrebbero attrito, o addirittura danneggiamento, fra il rotore magnetico interno e la parete interna del bicchiere o campana.
Inoltre la presenza di transitori nella tubazione di aspirazione, tamponi di gas o vapore penalizzano la lubrificazione e raffreddamento attuato dal fluido pompato.
Tali inconvenienti sono particolarmente importanti nel caso che il fluido pompato sia un fluido infiammabile, un fluido esplosivo, un fluido velenoso per le persone e l’ambiente.
Per ovviare a tutti i suddetti inconvenienti si è studiato e realizzato un nuovo tipo di pompa centrifuga a trascinamento magnetico avente il rotore magnetico interno ed i cuscinetti di rotazione dell'albero della girante lubrificati e raffreddati da un liquido di servizio separato dal fluido pompato.
La nuova pompa centrifuga a trascinamento magnetico comprende pareti e guarnizioni atte a formare una camera di contenimento dei cuscinetti dell'albero della girante e del rotore magnetico interno isolata dall'esterno e dalla camera di pompaggio.
Tale camera di contenimento comprende almeno un'imboccatura d'ingresso e un'imboccatura d'uscita per il passaggio di un liquido di servizio raffreddante e lubrificante.
Sostanzialmente sulla parete della camera di pompaggio posteriore alla girante, in corrispondenza del foro per il passaggio dell'albero della girante sono presenti una o più guarnizioni di tenuta o anelli stazionari resistenti alle alte temperature e/o ai fluidi chimicamente aggressivi.
E' previsto che dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari siano sostenute e tenute in posizione da una campana di supporto complementare fissata a detta parete posteriore della camera di pompaggio.
L'albero della girante attraversa dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari così che la girante venga a trovarsi nella camera di pompaggio ed il rotore magnetico interno venga a trovarsi nello spazio posteriore a detta parete.
Le pareti dell'involucro della pompa, posteriori alla camera di pompaggio, racchiudono il rotore magnetico interno, il rotore magnetico esterno ed il bicchiere o campana, fra loro disposti come nei normali trascinamenti magnetici.
In particolare il bicchiere o campana, la parete posteriore della camera di pompaggio e le guarnizioni di tenuta o anelli stazionari definiscono una camera a tenuta in cui sono alloggiati il rotore magnetico interno ed i cuscinetti dell'albero della girante e del rotore magnetico interno.
Detta camera a tenuta è posta in comunicazione con l'esterno della pompa attraverso almeno due aperture o raccordi, almeno una apertura o raccordo di ingresso ed almeno una apertura o raccordo di uscita.
Una apposita pompa ausiliaria invia un fluido o liquido di raffreddamento e lubrificazione, chiamato successivamente liquido di servizio, in detta camera a tenuta attraverso detta apertura o raccordo di ingresso.
Tale liquido di servizio uscente da detta camera di tenuta attraverso l'apertura o raccordo di uscita viene inviato ad un radiatore di scambio termico e/o ad un serbatoio di accumulo per poi essere reinviato a detta camera a tenuta da detta pompa ausiliaria.
In ogni caso detto liquido di servizio è contenuto in un circuito chiuso non in comunicazione con fambiente esterno.
Detto liquido di servizio, raffreddante e lubrificante, può essere costituito da un liquido qualsiasi avente caratteristiche stabili ad alte temperature, tipicamente fino a 250 °C.
E' possibile prevedere che detta campana di supporto complementare di dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari di separazione con la camera di pompaggio sia realizzata in materiale a bassissima conducibilità termica e/o comprenda internamente uno strato termoisolante e/o comprenda una camera sottovuoto. In tal modo il liquido di servizio circolante nella camera a tenuta non viene riscaldato o raffreddato dal liquido pompato o comunque risente in modo molto minore della temperatura del fluido pompato.
E' possibile prevedere sensori per il monitoraggio dei parametri del liquido di servizio, come ad esempio temperatura, pressione, caratteristiche elettriche, ottiche, eccetera per rilevare eventuali anomalie di funzionamento della tenuta interna.
E' possibile prevedere che la pompa ausiliaria di circolazione del liquido di servizio sia costituita da una girante a turbina posta in detta camera a tenuta calettata sull'albero della girante principale della pompa.
La nuova pompa centrifuga a trascinamento magnetico costituita come sopra descritto presenta notevoli vantaggi.
La lubrificazione e raffreddamento del rotore magnetico interno è costante ed entro parametri ottimali in quanto non dipende dal fluido pompato.
La lubrificazione e raffreddamento dei cuscinetti dell'albero della girante è costante ed entro parametri ottimali in quanto non dipende dal fluido pompato.
La lubrificazione ed il raffreddamento del rotore magnetico interno e dei cuscinetti dell'albero della girante può essere modulata a piacimento, in funzione delle caratteristiche di esercizio della pompa, utilizzando un liquido di servizio adeguato, pompato alla pressione e/o velocità opportuna, utilizzando un serbatoio e/o uno scambiatore di calore di dimensioni opportune.
La nuova pompa centrifuga a trascinamento magnetico costituita come sopra descritto permette il pompaggio anche di fluidi con eventuali corpi solidi in sospensione di piccole dimensioni.
Qualora una parte del fluido pompato trafilasse nella camera a tenuta attraverso dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari, esso non si disperderebbe nell'ambiente ma nel liquido di servizio. Tale trafilamento verrebbe comunque prontamente rilevato dai sensori di monitoraggio del liquido di servizio.
Le caratteristiche della nuova pompa centrifuga a trascinamento magnetico saranno meglio chiarite dalla seguente descrizione con riferimento alle tavole di disegno, allegate a titolo di esempio non limitativo.
In figura 1 è rappresentata una sezione della nuova pompa centrifuga in cui sono visibili:
la camera di pompaggio (1);
la girante (2);
- l'albero (2.1) della girante (2);
il rotore magnetico interno (3);
i cuscinetti (2.2) di rotazione dell'albero (2.1) della girante(2), il bicchiere o campana (4);
il rotore magnetico esterno (5);
- l'albero (6) del rotore magnetico esterno (5).
Tutte dette varie parti (1, 2, 2.1, 2.2, 3, 4, 5, 6) sono contenute nelle pareti (A) dell'involucro della nuova pompa.
Alcune pareti (Al) costituiscono la camera di pompaggio (1) ed alloggiano la girante (2).
La parete posteriore (A2) della camera di pompaggio (1) presenta un foro (A21) per il passaggio dell'albero (2.1) della girante (2). In particolare in detto foro (A21) sono presenti una o più guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7) sostenute e tenute in posizione da una campana di supporto complementare (8) fissata a detta parete posteriore (A2) della camera di pompaggio (1).
E' previsto che dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7) siano resistenti alle alte temperature e/o ai fluidi chimicamente aggressivi.
L'albero (2.1) della girante (2) attraversa dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7) così che la girante venga a trovarsi nella camera di pompaggio (1) ed il rotore magnetico interno venga a trovarsi nello spazio posteriore a detta parete posteriore (A2) della camera di pompaggio (1).
Le pareti (A3) dell'involucro della pompa, posteriori alla camera di pompaggio (1), racchiudono il rotore magnetico interno (3), il rotore magnetico esterno (5) ed il bicchiere o campana (4), fra loro disposti come nei normali trascinamenti magnetici.
In particolare il bicchiere o campana (4), la parete posteriore (A2) della camera di pompaggio (1) e le guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7) unitamente alla campana di supporto complementare (8) definiscono una camera a tenuta (9) in cui sono alloggiati il rotore magnetico interno (3) ed i cuscinetti (2.2) dell'albero (2.1) della girante (2) e del rotore magnetico interno (3).
Detta camera a tenuta (9) è posta in comunicazione con l'estemo della pompa attraverso almeno due aperture o raccordi (10a, 10b), almeno una apertura o raccordo di ingresso (10a) ed almeno una apertura o raccordo di uscita (10b).
Una apposita pompa ausiliaria, non illustrata in figura, invia un fluido o bquido di servizio per il raffreddamento e la lubrificazione in detta camera a tenuta (9) attraverso detta apertura o raccordo di ingresso (IOa).
Tale liquido di servizio uscente da detta camera a tenuta (9) attraverso l'apertura o raccordo di uscita (10b) viene inviato ad un radiatore di scambio termico e/o ad un serbatoio di accumulo, non illustrati in figura, per poi essere reinviato a detta camera a tenuta (9) da detta pompa ausiharia.
In ogni caso detto bquido di servizio è contenuto in un circuito chiuso non in comunicazione con l'ambiente esterno.
In figura 2 è illustrato un dettaglio di una soluzione realizzativa in cui detta campana di supporto complementare (8) di dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7) di separazione con la camera di pompaggio (1) comprenda internamente uno strato termoisolante (8.1), oppure al posto di esso, il vuoto.
In figura 3 è illustrato un dettaglio di una soluzione realizzativa in cui la pompa ausiliaria (11) di circolazione del fluido di servizio è costituita da una girante a turbina (11) calettata sull'albero (2.1) della girante (2) principale della pompa e posta all'intemo di detta camera a tenuta (9).
Queste sono le modalità schematiche sufficienti alla persona esperta per realizzare il trovato, di conseguenza, in concreta applicazione potranno esservi delle varianti senza pregiudizio alla sostanza del concetto innovativo.
Pertanto con riferimento alla descrizione che precede e alla tavola acclusa si esprimono le seguenti rivendicazioni.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI Pompa centrifuga a trascinamento magnetico, comprendente un rotore magnetico interno (3) fissato all'albero (2.1) della girante (2), un rotore magnetico esterno (5) coassiale e circostante detto rotore magnetico interno (3), un bicchiere o campana (4) di separazione ed isolamento idraulico fra detto rotore magnetico interno (3) e detto rotore magnetico esterno (5), caratterizzata dal fatto che la parete posteriore (A2) della camera di pompaggio (1) presenta nel foro (A21) per il passaggio dell'albero (2.1) della girante (2) una o più guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7) sostenute e tenute in posizione da una campana di supporto complementare (8) fissata a detta parete posteriore (A2) della camera di pompaggio (1), e dove detta parete posteriore (A2) della camera di pompaggio (1), dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7), detta campana di supporto complementare (8) isolano idraulicamente la camera di pompaggio (1) dalla camera a tenuta (9) contenente il rotore magnetico interno (3) ed i cuscinetti dell'albero (2.1) della girante (2) e del rotore magnetico interno (3). Pompa centrifuga a trascinamento magnetico, come da rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta camera a tenuta (9), contenente il rotore magnetico interno (3) ed i cuscinetti dell'albero (2.1) della girante (2) e del rotore magnetico interno (3), è posta in comunicazione con l'esterno della pompa attraverso almeno una apertura o raccordo di ingresso (10a) ed almeno una apertura o raccordo di uscita (10b), e dove del liquido di servizio lubrificante e raffreddante viene immesso in dette aperture o raccordi di ingresso (10a), fatto attraversare la camera a tenuta (9), nei cuscinetti e attorno al rotore magnetico interno (3), e prelevato da dette aperture o raccordi di uscita (10b). 3 Pompa centrifuga a trascinamento magnetico, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il liquido di servizio viene fatto circolare in un circuito chiuso, comprendente la camera a tenuta (9) della pompa, non comunicante con l'ambiente esterno. 4 Pompa centrifuga a trascinamento magnetico, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il liquido di servizio viene fatto circolare da una girante a turbina (11) calettata sull'albero (2.1) della girante (2) principale della pompa e posta all'interno di detta camera a tenuta (9). 5 Pompa centrifuga a trascinamento magnetico, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta campana di supporto complementare (8) di dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7) di separazione dalla camera di pompaggio (1) sia realizzata in materiale a bassissima conducibilità termica. 6 Pompa centrifuga a trascinamento magnetico, come da rivendicazioni 1, 2, 3, 4, caratterizzata dal fatto che detta campana di supporto complementare (8) di dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7) di separazione dalla camera di pompaggio (1) comprende internamente uno strato termoisolante. 7 Pompa centrifuga a trascinamento magnetico, come da rivendicazioni 1, 2, 3, 4, caratterizzata dal fatto che detta campana di supporto complementare (8) di dette guarnizioni di tenuta o anelli stazionari (7) di separazione dalla camera di pompaggio (1) comprende internamente una camera sottovuoto di isolamento termico.
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2011
- 2011-06-23 IT IT000209A patent/ITPD20110209A1/it unknown
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US5288213A (en) * | 1992-06-03 | 1994-02-22 | Pmc Liquiflo Equipment Co., Inc. | Pump having an internal pump |
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