ITPD970296A1

ITPD970296A1 - IMPROVED ROTOR FOR CENTRIFUGAL PUMPS WITH PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR

Info

Publication number: ITPD970296A1
Application number: IT97PD000296A
Authority: IT
Inventors: Elio Marioni
Original assignee: Askoll Holding Srl
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 1999-06-30
Also published as: ITPD970296A0; IT1297955B1

Description

"ROTORE PERFEZIONATO PER POMPE CENTRIFUGHE CON MOTORE SINCRONO A MAGNETI PERMANENTI" "PERFECTED ROTOR FOR CENTRIFUGAL PUMPS WITH PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato ha per oggetto un rotore perfezionato per pompe centrifughe con motore sincrono a magneti permanenti particolarmente, anche se non esclusivamente, adatte all'impiego per fontane o simili, ma anche per acquari o in vasche di allevamento dei pesci. The present invention relates to an improved rotor for centrifugal pumps with synchronous motor with permanent magnets particularly, although not exclusively, suitable for use in fountains or the like, but also for aquariums or in fish breeding tanks.

Sono già note pompe centrifughe con motore elettrico a magneti permanenti che sono sostanzialmente costituite da un corpo scatolare in materia plastica in uno o più pezzi definente una prima camera contenente lo statore del motore ed una seconda camera, separata dalla prima, in cui è contenuto il rotore Centrifugal pumps with permanent magnet electric motor are already known which are substantially constituted by a box-like body made of plastic material in one or more pieces defining a first chamber containing the stator of the motor and a second chamber, separated from the first, in which the rotor

Lo statore, per il fatto che queste pompe sono per più impiegate immerse nel liquido che esse pompano, è convenientemente annegato in resina che fa da isolante. The stator, due to the fact that these pumps are mostly used immersed in the liquid they pump, is conveniently embedded in resin which acts as an insulator.

Il rotore è composto da un magnete permanente tubolare in materiale sinterizzato’ sul quale è sovrastampato in materia plastica un elemento definente un'anima che si sviluppa con flangiature di estremità contrapposte e, in qualche caso, da queste, perni assiali. The rotor is composed of a tubular permanent magnet in sintered material on which an element defining a core is overmolded in plastic material that develops with flanges at opposite ends and, in some cases, from these, axial pins.

Nella maggior parte dei casi, invece, l’anima è forata assialmente e il foro è attraversato da un alberino di supporto . In most cases, however, the core is axially drilled and the hole is crossed by a support shaft.

Al rotore è assialmente connessa una girante che opera all'interno di una voluta, che può essere convenientemente realizzata sia disgiunta che come parte integrante del corpo scatolare, e che è collegata con aperture di aspirazione e di mandata. Axially connected to the rotor is an impeller which operates inside a volute, which can be conveniently made both detached and as an integral part of the box-like body, and which is connected with suction and delivery openings.

La struttura ed il materiale del magnete fanno sì che attualmente non vi sia alternativa a realizzare lo stesso in forma geometricamente semplice (anello cilindrico) per poi demandare eventuali complessità all’anima successivamente ottenuta per sovrastampaggio, nella quale sono anche ricavati i mezzi di vincolo alla girante. The structure and material of the magnet mean that there is currently no alternative to making the same in a geometrically simple form (cylindrical ring) and then leaving any complexity to the core subsequently obtained by overmoulding, in which the means of attachment to the impeller.

Quindi attualmente è necessario: realizzare il magnete, sovrastampare l'anima, stampare la girante ed unire-il tutto. So currently it is necessary: to make the magnet, to overprint the core, to print the impeller and to join everything.

Il compito principale del presente trovato è quello mettere a punto un rotore per pompe centrifughe con motore sincrono a magneti permanenti che possa essere ottenuto con un minor numero di fasi produttive degli attuali. The main aim of the present invention is to provide a rotor for centrifugal pumps with a synchronous motor with permanent magnets which can be obtained with a smaller number of production steps than the current ones.

Nell’ambito del compito sopra esposto, conseguente primario scopo è quello di mettere a punto un rotore che sia strutturalemente più semplice degli attuali. Within the scope of the aforementioned task, the consequent primary purpose is to develop a rotor that is structurally simpler than the current ones.

Ancora un importante scopo è quello di mettere a punto un rotore più economico degli attuali a parità di prestazioni ottenibili. Another important object is to provide a cheaper rotor than the present ones with the same performance obtainable.

Ancora uno scopo è quello di mettere a punto un rotore producibile con usuali attrezzature ed impianti. Another object is to provide a rotor which can be manufactured with usual equipment and systems.

Questi ed altri scopi ancora che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un rotore per pompe centrifughe dei tipi comprendenti un corpo scatolare definente una prima camera contenente lo statore di un motore sincrono a magneti permanenti e una seconda camera, separata dalla prima, in cui è contenuto il rotore stesso, una girante connessa a detto rotore essendo contenuta in una voluta collegata idraulicamente con aperture di aspirazione e di mandata realizzate sul detto corpo, detto rotore caratterizzandosi per il fatto di essere costituito da un unico pezzo di plastoferrite ottenuto in stampo e integrante perni assiali di rotazione. These and other objects, which will appear more clearly below, are achieved by a rotor for centrifugal pumps of the types comprising a box-like body defining a first chamber containing the stator of a permanent magnet synchronous motor and a second chamber, separated from the first, in which the rotor itself is contained in, an impeller connected to said rotor being contained in a volute connected hydraulically with suction and delivery openings made on said body, said rotor being characterized by the fact that it consists of a single piece of plastoferrite obtained in a mold and integral rotation axial pins.

Vantaggiosamente la girante è in pezzo unico col detto rotore Advantageously, the impeller is in one piece with said rotor

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma realizzativa di una pompa in cui è installato il rotore secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo della sua portata, nella allegata tavola di disegni in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the detailed description of an embodiment of a pump in which the rotor according to the invention is installed, illustrated by way of example, but not limiting its capacity, in the attached drawing table in which:

la fig. 1 è una vista prospettica sezionata della pompa . fig. 1 is a sectional perspective view of the pump.

Con riferimento alle figura precedentemente citata, una pompa centrifuga secondo il trovato comprende un corpo scatolare, in questo caso sostanzialmente parallelepipedo ottenuto per stampaggio di materia plastica, la cui parte principale è indicata col numero di riferimento 10 e definisce una prima camera 11 che contiene lo statore di un motore sincrono a magneti permanenti nel quale in fig. 1 sono visibili, indicate con 12 le espansioni polari. With reference to the aforementioned figure, a centrifugal pump according to the invention comprises a box-like body, in this case substantially parallelepiped obtained by molding of plastic material, the main part of which is indicated by the reference number 10 and defines a first chamber 11 which contains the stator of a permanent magnet synchronous motor in which in fig. 1 are visible, indicated with 12 the polar expansions.

Lo statore è opportunamente immerso in resina non visibile nelle figure. The stator is suitably immersed in resin not visible in the figures.

La parte principale 10 del corpo scatolare, per mezzo di un codolo tubolare 13, definisce ancora una seconda camera 14 separata a tenuta dalla prima 11 nella quale è contenuto il rotore del motore complessivamente indicato con il numero di riferimento 15. The main part 10 of the box-like body, by means of a tubular shank 13, further defines a second chamber 14 sealed off from the first 11 in which the rotor of the motor indicated as a whole by the reference number 15 is contained.

Quest'ultimo è composto da un unico pezzo plastoferrite ottenuto in stampo comprendente perni assiali 20 e 21 The latter is composed of a single plastoferrite piece obtained in a mold comprising axial pins 20 and 21

La plastoferrite consiste in pratica in un miscuglio di un termoplastico, ad esempio ABS, con una carica di ferrite in polvere. In practice, plastoferrite consists of a mixture of a thermoplastic, for example ABS, with a charge of powdered ferrite.

L'insieme viene magnetizzato dopo stampaggio. The whole is magnetized after molding.

L'operazione di stampaggio può essere effettuata anche con stampo immerso in un campo magnetico per orientare i cristalli di ferrite. The molding operation can also be carried out with the mold immersed in a magnetic field to orient the ferrite crystals.

Al rotore 15 è monolitica una girante palettata 22 contenuta in una voluta 23 definita in pratica da un coperchio 24 costituente un altro componente del corpo scatolare unito alla parte 10 ad incastro. A bladed impeller 22 contained in a volute 23 practically defined by a cover 24 constituting another component of the box-like body joined to the interlocking part 10 is monolithic to the rotor 15.

In particolare la girante 22 si sviluppa dal perno assiale 21 e nel caso della pompa illustrata nelle figure essa ha le palette 27 di tipo radiale che si sviluppano da un elemento discoidale 28 posto dalla parte del rotore 15. In particular, the impeller 22 develops from the axial pin 21 and in the case of the pump illustrated in the figures it has radial vanes 27 which develop from a discoidal element 28 placed on the side of the rotor 15.

Le due estremità dei perni assiali 20 e 21 sono rispettivamente vincolate girevolmente a corrispondenti cuscinetti a strisciamento, rispettivamente 29 e 30, il primo dei quali si sviluppa monoliticamente dal fondo del codolo tubolare 13 ed il secondo dal coperchio 24. The two ends of the axial pins 20 and 21 are respectively rotatably constrained to corresponding sliding bearings, 29 and 30 respectively, the first of which develops monolithically from the bottom of the tubular shank 13 and the second from the cover 24.

Il cuscinetto a strisciamento 30 prevede un appoggio sia radiale che assiale per contenere le corrispondenti spinte. The plain bearing 30 provides both radial and axial support to contain the corresponding thrusts.

Il coperchio 24 presenta una apertura 31 di aspirazione coassiale all'asse del rotore 15 interrotta da razze 32 che sorreggono il cuscinetto a strisciamento 30 e lo rendono monolitico al resto. The cover 24 has a suction opening 31 coaxial to the axis of the rotor 15 interrupted by spokes 32 which support the sliding bearing 30 and make it monolithic to the rest.

Due condotti di mandata diametralmente contrapposti, rispettivamente 33 e 34, sono invece realizzati nel corpo scatolare 10 sviluppandosi assialmente iniziando dalla parte periferica della voluta 23 e terminando in un convogliatore a campana 35, altro componente del corpo scatolare, associato ad incastro alla parte principale 10 in posizione contrapposta assialmente rispetto al coperchio 24. Two diametrically opposed delivery ducts, 33 and 34 respectively, are instead made in the box-like body 10, developing axially starting from the peripheral part of the volute 23 and ending in a bell-shaped conveyor 35, another component of the box-like body, associated with interlocking to the main part 10 in axially opposite position with respect to the cover 24.

Il convogliatore 35 termina coassialmente al rotore 15 con un unico condotto 36 a sviluppo cilindrico che definisce lo sbocco ad una apertura di mandata 37 che risulta perciò allineata con quella di aspirazione 31 sull'asse del rotore 15. The conveyor 35 terminates coaxially with the rotor 15 with a single cylindrical development duct 36 which defines the outlet to a delivery opening 37 which is therefore aligned with the intake opening 31 on the axis of the rotor 15.

Un diaframma 38 diametrale è posto a deviare all'interno del condotto 36 i flussi provenienti dai condotti 33 e 34. A diametrical diaphragm 38 is placed to divert the flows coming from the ducts 33 and 34 inside the duct 36.

Il convogliatore a campana 35 è posto sulla parte resinata che racchiude lo statore 12 e la resina stessa garantisce l'isolamento elettrico e la tenuta idraulica del circuito. The bell-shaped conveyor 35 is placed on the resinated part that encloses the stator 12 and the resin itself guarantees the electrical insulation and the hydraulic seal of the circuit.

E' da mettere anche in evidenza che un foro 39, posto sul fondo del codolo 13, mette in comunicazione l'interno del convogliatore 35 con l'interno dello stesso codolo tubolare 13 al fine di permettere il rapido riempimento della seconda camera 14 migliorando il comportamento in fase di partenza della pompa per l'immediato ottimale lubrificazione del perno·.20 del rotore 15 al quale è lasciato un adeguato gioco. It should also be pointed out that a hole 39, located on the bottom of the shank 13, connects the interior of the conveyor 35 with the interior of the same tubular shank 13 in order to allow rapid filling of the second chamber 14, improving the behavior in the starting phase of the pump for the immediate optimal lubrication of the pin 20 of the rotor 15 which is left with an adequate clearance.

Il convogliamento del liquido attraverso il foro 39 è garantito dalla differenza di pressione esistente fra la seconda camera 14 e l'interno del convogliatore 35. The conveyance of the liquid through the hole 39 is ensured by the pressure difference existing between the second chamber 14 and the inside of the conveyor 35.

In alternativa al foro 39 possono essere previsti uno o più passaggi definiti fra il perno 20 ed il cuscinetto 29 ad esempio realizzando un opportuno gioco fra di essi oppure realizzando la superficie interna del cuscinetto 29 a lobi longitudinali così che vi siano una o più zone passanti in cui può passare il liquido (essendovi adeguato distacco in queste zone fra le superfici in accoppiamento di perno 20 e cuscinetto 29). As an alternative to the hole 39, one or more passages defined between the pin 20 and the bearing 29 can be provided, for example by providing a suitable clearance between them or by creating the internal surface of the bearing 29 with longitudinal lobes so that there are one or more pass-through areas. where the liquid can pass (there being adequate detachment in these areas between the coupling surfaces of pin 20 and bearing 29).

Si è in pratica constatato come siano stati raggiunti il compito e gli scopi preposti al presente trovato. In practice it has been found that the intended aim and objects of the present invention have been achieved.

Infatti, il rotore si presenta di struttura notevolmente semplificata rispetto a quelli attualmente sul mercato e producibile, in questo caso in corpo unico con la girante, con un'unica operazione di stampaggio. In fact, the rotor has a considerably simplified structure compared to those currently on the market and can be manufactured, in this case in a single body with the impeller, with a single molding operation.

La plastof errite impiegata ha caratteristiche magnetiche inferiori alla ferrite che compone i magneti anulari finora impiegati, ma ciò è compensato dal maggiore volume del materiale magnetizzato del nuovo rotore. The plastof errite used has lower magnetic characteristics than the ferrite which makes up the annular magnets used up to now, but this is compensated by the greater volume of the magnetized material of the new rotor.

Per quanto riguarda la pompa in cui 1 rotore è montato, essa si presenta nel complesso particolarmente compatta e prove pratiche hanno dimostrato che le prestazioni sono particolarmente interessanti paragonabili a quelle delle pompe con rotori tradizionali. As regards the pump in which 1 rotor is mounted, it is on the whole particularly compact and practical tests have shown that the performances are particularly interesting, comparable to those of pumps with traditional rotors.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept.

Inoltre tutti i particolari sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

In pratica i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso contingente, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze. In practice, the materials employed, so long as they are compatible with the contingent use, as well as the dimensions, may be any according to requirements.

Claims

CLAIMS 1) Rotor for centrifugal pumps of the types comprising a box-like body defining a first chamber containing the stator of a permanent magnet synchronous motor and a second chamber, separated from the first, in which the rotor itself is contained, an impeller connected to said rotor being contained in a volute connected hydraulically with suction and delivery openings made on said body, said rotor is characterized by the fact that it consists of a single piece of plastoferrite obtained in a mold and integrating axial rotation pins.

2) Rotor as in claim 1, characterized in that it is monolithic with said impeller.

3) Rotor as in claim 2, characterized by the fact that said impeller has blades which develop from a disc-shaped element placed on the side of the rotor itself.

4) Centrifugal pump for a rotor as per one or more of the preceding claims, characterized in that said intake and delivery openings are aligned on the axis of said rotor.

5) Centrifugal pump as in claim 4, characterized in that said intake and delivery openings are opposite to said rotor.

6) Centrifugal pump as in claim 6, characterized in that said delivery opening is connected to the interior of said volute by means of two axial ducts formed in said body in diametrically opposite positions with respect to said axis of said rotor.

7) Centrifugal pump as in claim 6, characterized by the fact that said delivery opening is placed on the outlet of a duct with which ends a bell-shaped conveyor into which said ducts formed in the body converge.

8) Centrifugal pump as per one or more of claims 4 to 7, characterized in that said bell-shaped conveyor has a diametrical diaphragm in the area where the flows of said two ducts formed in the body converge.

9) Pump as in claim 4, characterized in that said suction opening is present in the component that defines said volute.

10) Centrifugal pump according to one or more of claims 4 to 9, characterized by the fact said two ends of the axial pins of said rotor are respectively rotatably constrained to corresponding sliding bearings present in said box-like body.

11) Centrifugal pump as per one or more of claims 4 to 10, characterized in that of said sliding bearings the one placed on the side of the impeller provides both a radial and axial support to contain the corresponding thrusts.

12) Centrifugal pump as per one or more of claims 4 to 11, characterized by the fact that said bell conveyor is placed on the resinated part that encloses said stator and the resin itself guarantees the electrical insulation and hydraulic seal of the circuit.

13) Centrifugal pump as per one or more of claims from 4 to 12, characterized by the fact that a hole puts the inside of the conveyor in communication with the inside of said second chamber in order to allow rapid filling of the same and recirculation for the lubrication of the pins of said rotor.

14) Centrifugal pump as per one or more claims from 4 to 13, characterized in that one or more passages, defined between the inside of the sliding bearing which extends from the bottom of said shank and the corresponding rotation pin of said rotor , put the inside of the conveyor in communication with the inside of said second chamber in order to allow the rapid filling of the same and the recirculation for the lubrication of the pins of said rotor.

15) Rotor for centrifugal pumps with permanent magnet synchronous motor and centrifugal pump as per one or more of the preceding claims, which are characterized by the glove described and illustrated in the attached drawing table.