DE1753443U - Stopfbuchenloses kreiselpumpenaggregat. - Google Patents

Description

• B e s c h r e i b-u-n--3

  SoPuchsenlosesJErelpumpenaggrega

  Bei den bekannten stopfbuohsenlosen Kreiselpumpen-

  aggregaten ist der Antriebselektromotor mit der Pumpe zu

  einem in sich geschlossenen kompakten Aggregat zusammengebaut. Das eigentliche Pumpengehäuse ist in axialer Richtung verlängert, und in dieser Erweiterung des ? umpenreumes läuft innerhalb der zu fördernden Flüssigkeit der auf der gleichen Welle wie der Pumpenläufer aufgekeilte bzw.

  befestigte Rotor des Elektromotors. Die Verlängerung des

  Pumpenraumes ist wenigstens im Bereich des Läufers des

  Elektromotors von einm sogenannten Sp ? ltrohr ru. s magne-

  tisch nicht leitendem Werkstoff begrenzt. Außerhalb die-

  ses Spaltrohrs ist in einem den ganzen Elektromotor umschließenden und das Pumpengehäuse ergänzenden Gehäuse-

  teil der Stator des Elektromotors angeordnet.

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  Stopfbuchsenlose Kreiselpumpen werden in erster Linie in der chemischen Industrie verwendet. Sie dienen dort vorzugsweise zum Fördern von explosiven und aggres-

  siven Flüssigkeiten und Gasen. Im normalen Temperaturbe-

  reich arbeiten die bekannten stopfbuchsenlosen Kreiselpumpen zur vollen Zufriedenheit. Werden die Pumpen jedoch zum Fördern von Flüssigkeiten und Gasen hoher Temperaturen von 2000 und mehr und niedriger Temperaturen bis zu -100° und darunter verwendet, so treten bei den stopfbuchsenlosen Kreiselpumpen der bekannten Bauart erhebliche Schwierigkeiten auf, da durch die großen Temperaturunterschiede die Statorwicklungen arbeiten und zwischen sie Kondenswasser eindringen kann, wodurch die Gefahr eines Überschlags entsteht. Dieser Umstand führt häufig zum Ausfall des elektrischen Teils solcher Aggregate. In Betrieben, in welchen mit explosiven oder aggressiven Flüssigkeiten gearbeitet wird, kann durch einen Überschlag sogar erheblicher Schaden an Personen und Sachen entstehen. Die Statorwicklung der stopfbuchsenlosen Kreiselpumpenaggregate für solche Anwendungsfälle muß deshalb den gleichen

  Sicherheitsvorschriftengenügen ?". 7ie sie für die normalen

  Antriebselektromotoren in diesen Fällen glren. Da die

  Betriebsbedingungen in jedem Anwendungsfall des PuLipen-

  aggregats andere sind, müssen die Pumpen jeweils den Si-

  cherheitsvorschriftenunterschiedlicher Gefahrenklassen

  genügen. In explosionsgefährdeten Räumen ist dis Verwen-

  D Z,

  dung solcher Pumpen auch nur jeweils in einsm geringen

  Temperaturbereich zulässig, für den die Zulassung erfolgt

  ist, so daß häufig durch bauliche Einrichtu. ngBn, wie Vor-

  sehung einer Schutzwand, und durch entsprechende Kühlung

  die unzulässigen Temperaturen vom Kotorteil in kostspie-

  liger Weise herabgesetzt werden müssen. Ganz abgesehen

  von solchen die Wirtschaftlichkeit stark beeinflussenden

  Maßnahmen gestatten viele Medien wegen Erstarru. ngs- u. nd

  Au-skristallisierongsvorgängen ein solches Vorgehen nicht.

  Daraus ergibt sich, daß entweder die stopfbachsenlo-

  sen Ereiselpumpenaggregate jedem Anuendu. ngsf ?ll angepaßt

  sein müssen und jede Baatype einer eigenen Prlifans bezüg-

  lich des Explosionsschu. tzes u. nd der übrigen Sicherheits-

  p : en Sicherh3its-

  vorschriften unterworfen werden maß oder daß das stopf-

  buchsenlose Ereiselpumpenaggregat gleich so ausgebildet

  wird, daß es den Sicherheitsvorschriften der höchsten

  Gefahrenklasse genügt. Sowohl die erste als such die

  zweite Alternative führt zu. verhältnismäßig hohen Herstel-

  lungskosten des Pumpenaggregats.

  Der Erfindung liegt die Aufgabe zagrunde, 3in stopf-

  buchsenloses Kreiselpumpenaggregat zu. schaff3n, welches

  CDz Z

  für alle Gefahrenklassen geeignet ist, ohne besondere

  Sicherheitsvorkehrungen zu treffen sind.

• Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß gemäß der Erfindung am Außenumfang des innerhalb des Spaltrohrs laufenden Läufers Permanentmagnete angeordnet werden und außerhalb des Spaltrohrs ein ringförmiger Treiber angeordnet wird, der an seinem Innenumfang den Permanentmagneten im Läufer gegenüberstehende Permanentmagnete aufweist und von einem von der eigentlichen Pumpe getrennten Elektromotor angetrieben wird.
• Als Antriebselektromotor kann ein für den jeweiligen Anwendungszweck geeigneter, den Sicherheitsvorschriften der jeweiligen Gefahrenklasse entsprechender handelsüblicher Elektromotor verwendet werden. Dadurch, daß er getrennt von der Pumpe aufgestellt ist, wird der Elektromotor nicht von den hohen oder niedrigen Temperaturen der zu fördernden Flüssigkeiten beeinträchtigt. Da der Trei-

  ber keine elektrischen Wicklungen aufweist und die Über-

  tragung des Drehmoments durch das Spaltrohr nur durch das magnetische Feld der Permanentmagnete erhalten wird, haben hohe Temperaturen sowie Schwitzwasser und Eisansatz

  keinen Einfluß auf die Betriebssicherheit des Pumpenaggrs-

  gats. Es kann somit das gleiche Pumpenaggregat für Anwendungsfälle innerhalb eines sehr großen Temperaturbereiches vorgesehen werden, da es für den Fachmann keine Schwierigkeiten mehr macht, durch geeignete Werkstoff-

  auswahl und konstruktive Ausbildungen die Lager und Spiele

  einer Pumpe von Temperaturen praktisch unabhängig sä machen ?

  Zweckmäßigerweise wird der Abstand der Pole der einzelnen

  Permanentmagnete in Richtung des Umfanges etwa gleich der Brei-

  te der Pole gewählt. Dabei ist es vort3ilhsft, die Anzahl der

  sich gegenüberstehenden Permanentmsgnstpaare durch. 2 teilbar

  zu machen, und damit sich die einzelnen LIagnets mit ihren Mag-

  netfeldern nicht stören, j edem zweiten Magnetppar eim umge-

  kehrte Polanordnung zu geben. Bei dieser Anordnung wird bei

  einer Feldverschiebung um die halbe Polbreite di Fllinien-

  dichte und damit das übertragbare Drehmoment noch dadurch ge-

  steigert, daß die abstossende Kraft des benachbarten 1% magneten

  hinzukommt.

  Vorteilhafterweise wird der Treiber auf eii : : ; Zapfen

  drehbar gelagert, der en der Stirnseite des topfförmis aus-

  gebildetenSpaltrohrgehäusesvorgesehen ist, wob3i das Spalt-

  I

  rohrgehäuse zweckmäßigerweise an der Stirnseite von einer fe-

  sten starren Platte gaschlossen ist, die auch nach inn3n einen

  Lageransatz für das im Inneren des Pumpengehäuses laufende Läu-

  feraggregat aufweisen kann.

  Um eine ärmeübertragung zwischen Pumpengehäuse und Frei-

  berweitgehend herabzusetzen, können an den dsm Pump=ng3häuse

  zugewandten Stirnseiten des Treibers offene Kanäle oder lauten

  angeordnet sein, welche durch den Zwischenraum zwischen Treiber

  undPumpengehäuse Luft hindurchfördrn, die dem inneren Teil

  des wischenraumes zwischen diesen-vorzugsweise durch den

  hohl ausgebildeten agerzapfen für den Treiber-zugeleitet wird.

  Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematiEcher

  Zeichnungen an einem Asfuhungbeispisl näher erläutert.

  Innerhalb eines Pumpengehäuses 1 läuft das suf einer

  zz

  Welle 2 aufgekeilte Förderrad 3. An dem Pumpngehäuse 1

  ist mittels eines Flansches 4 und Schrauben 5 ein Spaltrohr 6 angebracht, das am Ende durch eine starre Platte 7 verschlossen ist. In der Mitte der Scheibe 7 ist durch

  Schweißen ein Bauteil 8 befestigt, welches nach d3in Pum-

  peninnenraum zu eine Lagermuffe 9 bildet, welche zinn Lagerbüchse 10 für die Welle 2 aufweist, die am anderen Ende durch eine im Einlauf des Pumpengehäuses 1 abgestützte Lagerbüchse 11 abgestützt ist.
• Die Welle 2 weist einen Flansch 12 auf, an welchem mittels Schrauben 13 der zum Antrieb des Vorderrades 3 dienende Läufer 14 befestigt ist. Der Läufer 14 hat eine

  zylindrische Oberfläche 15, die der Innenfläche des Spsit-

  rohrs 6 gegenübersteht. In dieser zylindrischen Fläche 15 sind Permanentmagnete 16 eingelassen, deren Pole dem Spaltrohr 6 unmittelbar gegenüberstehen.
• Außerhalb des Spaltrohr 6 ist ein ringförmiger Trei-

  ber 17 mit i n Permanentmagnet n 16 gegenu-b erstehenden

  Permanentmagneten 18 so angeordnet, daß zwischen den Po-

  len einander gegenüberstehender Llagnetpaare 16 und 13

  durch das aus magnetisch nicht leitendem Iaterisl beste-

  hende Spaltrohr 6 hindurch ein kräftiges LIagnetfld vor-

  handenist.

  Es können je nach der zu. bertragnd-n Leistung

  über den Umfang vert3ilt und anch nebeneinenr ? n ? r

  gleichen Stelle des Umfangs mehrere Permanentmagnetpaare angeordnet sein. Die Anordnung der Pole der einzelnen

  benachbarten Magnete ist dabei so getroffen, f. aß die

  Kraftlinienfelder nur zwischen den gegenüberliegenden

  Tolpaaren durch das Spaltrohr hindurch vorhanden sind

  und sich die Kraftlinien benachbarter Polpaare nicht stören.
• Die Magnetfelder zwischen den gegenüberliegenden Polpaaren können bei einer entsprechenden gegenseitigen Versetzung außerdem dazu herangezogen werden, dem am Förderrad der Pumpe auftretenden Achsschub entgegenzuwirken, wodurch eine Entlastung der Lager erreicht und die Lebensdauer des Pumpenaggregats erhöht wird.
• Der Treiber 17 besteht mit einer Scheibs 17' und Lagernabe 19 aus einem Stuck. Die Lagernabe 19 des Treibers ist über Kugellager 20 auf einem Lagerzapfen 21 gelagert, der einen Teil des bereits oben erwähnten Bauteils 8 bildet. Die Lagernabe 19 steht über eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnete handelsübliche Kupplung mit einem nicht dargestellten Antriebselektromotor in Verbindung, der jeweils entsprechend der für den Anwendungsfall geltenden Gefahrenklasse ausgewählt

  ist.Antriebselektromotr und Tumpengehäuse können suf

  dem gleichen Fundament oder auch auf einem gemeinsamen

  Tumpenständer angeordnet sein, wobei vorzugsweise jedoch dafür gesorgt ist, daß ein direkter Wärmefluß zwischen Pumpengehäuse und Gehäuse des Elektromotors durch Einschaltung entsprechender, die Wärme schlecht leitender Stoffe weitgehend vermieden wird. Für den gleichen Zweck ist es auch vorzuziehen, als Kupplung eine solche zu wählen, die ein oder mehrere Zwischenglieder ausweist, welche aus einem die Wärme schlecht leitenden Material, wie Gummi od. dgl., bestehen.
• Um schon die Wärmeübertragung vom Pumpengehäuse auf den Treiber weitgehend herabzusetzen, sind Vorkehrungen getroffen, daß der Zwischenraum bzw. Spalt zwischen Treiber 17, 171 und den Teilen 4,6 und 7 des Pumpengehäuses von Luft durchströmtuwird. Zu diesem Zweck sind an der Stirnseite des eigentlichen ringförmigen Treibers 17 Nuten 23 und auch an der dem Pumpengehäuse zugewandten Seite der Scheibe 8 offene Nuten 24 vorgesehen. Die Kühlluft strömt dem Zwischenraum zwischen Treiber und Pumpengehäuse durch eine Bohrung 25 in dem Lagerzapfen 21 und radiale Kanäle 26 zu. Da der Spalt zwischen Treiber 17 und Spaltrohr 6 möglichst gering sein soll, wird ein Teil der von den offenen Kanälen 24 gebildeten Kühlluft durch radiale Öffnungen 27 nach außen gefördert.
• Die Schmierung der im Inneren des Pumpengehäuses liegenden Lagerungen der Welle 2 in den Lagerbuchsen 10 und 11 erfolgt durch die zu fördernde Flüssigkeit. Der Lagerbuchse 10 wird die zum Schmieren dienende Flüssigkeit von der Druckseite der Pumpe durch den zwischen Umfangsfläche 15 des Läufers 14 und Spaltrohr 6 befindlichen Spalt zugeführt. Zur weiteren Drosselung der durch diesen ringförmigen Spalt von verhältnismäßig großem Durchmesser hindurchströmenden Flüssigkeit dient ein weiterer enger Spalt zwischen einem an der Scheibe 7 befestigten Kragen 28 und dem auf der Welle befestigten Flansch 12.
• Die Erfindung ist nicht nur anwendbar auf stopfbuchsenlose Kreiselpumpen, sondern ebenso anwendbar auf stopfbuchsenlose Rührwerke für die chemische Industrie. Obwohl in der Anmeldung nur von Kreiselpumpen gesprochen ist, soll sich deshalb der Schutz auch auf stopfbuchsenlose Rührwerke erstrecken. Schutzansprüche

Claims (8)

1. S c h u t z a n s Lr ü c h e 1. Stopfbuchsenloses Kreiselpumpenaggregat, bei dem der Läufer der Antriebseinrichtung in einem Spaltrohr aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff läuft, dadurch g ek e n n z e i c h n e t, daß der Läufer über den Umfang verteilt angeordnete Permanentmagnete aufweist, denen am inneren Umfang eines das Spaltrohr umgebenden ringförmigen Treibers entsprechend angeordnete Permanentmagnete gegenüberstehen, und daß der ringförmige Treiber von einem von dem eigentlichen Pumpenaggregat getrennten Elektromotor angetrieben wird.
2. 2. Stopfbuchsenloses Kreiselpumpenaggregat nach Ansprach 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abstand der Pole der einzelnen Permanentmagnete etwa gleich der Breite der Pole ist.
3. 3. Stopfbuchsenloses Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anzahl der sich gegenüberstehenden Permanentmagnetpaare eine gerade Zahl ist.
4. 4. Stopfbuchsenloses Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß jedes zweite Magnetpaar eine umgekehrte Polanordnung hat.
5. 5. Stopfbuchsenloses Ereiaelpumpenaggregat nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pole gegenüberstehender Magnetpaare in Achsrichtung in der Weise versetzt zueinander angeordnet sind daß der am Förderrad der Pumpe wirkende Axialschub mindestens zum Teil ausgeglichen wird.
6. 6. Stopfbuchsenloses Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e ich n e t, daß der ringförmige Treiber auf einem am stirnseitigen Ende des topfförmigen Spaltrohrs vorgesehenen Zapfen drehbar gelagert ist.
7. 7. Stopfbuchsenloses Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Treiber an den der Pumpe zugewandten Stirnflächen mit radialen oder im wesentlichen radialen offenen Kanälen (Nuten) ausgebildet ist und der innere Teil des zwischen Spaltrohrstirnwand und Treiberstirnwand befindlichen Zwischenraumes eine Verbindung mit der Umgebung des Aggregats hat.
8. 8. Stopfbuchsenloses Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e ich n e t, daß die Verbindungsich durch den Lagerzapfen des Treibers hindurcherstreckt. 9.Stopfbu. chsenloses Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antriebselektromotor mit einer bekannten Kupplung mit der Nabe des Treibers gekuppelt ist, bei welcher das Drehmoment über Zwischenstücke übertragen wird, welche aus einem die Wärme schlecht leitenden Material, wie Gummi od. dgl., bestehen.