SE466167B

SE466167B - PUMP MOUNTING TYPE OF DEPLACEMENT METHOD INCLUDING TWO INDIVIDUAL ELECTRIC MOTOR DRIVES WITH EACH INTERACTIVE PUMP ENGINES, WHERE ANOTHER MOTOR ROTARY AND RELATED PUMP ROTOR MOVES A PUMP HOUSING INTEGRATOR MOTOR ROTOR

Info

Publication number: SE466167B
Application number: SE9001754A
Authority: SE
Inventors: A Wikborg
Original assignee: Johnson Pump Ab
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1990-05-16
Publication date: 1992-01-07
Also published as: WO1991018206A1; SE9001754L; SE9001754D0; AU7884391A

Description

25 30 35 -h» CT\ (J\ __; C7\ *J aggregat för i första hand den livsmedelstekniska och farmaceutiska industrins höga krav på hygien och aseptik. Vidare är ett syfte att åstadkomma ett pumpaggregat med pumprotorer som arbetar i ett slutet pumphus utan drivaxlar och mekaniska tätningar. 25 30 35 -h »CT \ (J \ __; C7 \ * J units primarily for the high demands of the food technology and pharmaceutical industry on hygiene and aseptics. Furthermore, an object is to provide a pump assembly with pump rotors operating in a closed pump housing. without drive shafts and mechanical seals.

Dessa och andra syften kan uppnås därigenom att var och en av motor- rotor-pumprotorenheterna är försedd med den roterande delen av en enhet för avkänning av motorrotor-pumprotorenhetens vinkelläge och rotationshastighet, medan den andra delen av nämnda enhet är anordnad stationär, och att en för de båda avkännarenheterna gemensam elektro- nikenhet är anordnad för att styra motorerna och därmed pumprotorerna åtminstone i det närmaste vinkelsynkront i beroende av nämnda avkän- ning.These and other objects can be achieved in that each of the motor rotor-pump rotor units is provided with the rotating part of a unit for sensing the angular position and rotational speed of the motor rotor-pump rotor unit, while the other part of said unit is arranged stationary, and that a for the two sensor units a common electronics unit is arranged to control the motors and thus the pump rotors at least approximately angularly synchronous in dependence on said sensing.

Pumprotorerna är försedda med deplacementorgan i form av vingar, kammar, lober, kuggar eller liknande. I de fall deplacementorganen utgörs av vingar eller kammar är de vanligen två till antalet, men det kan även förekomma pumprotorerfmedwendastﬁett-deplacementonganu Ävem~f' pumprotorer med fler än två deplacementorgan kan förekomma. En ” speciell typ av pumprotorer är kolvrotorer, där deplacementorganen utgörs av en eller flera, normalt två, bågformade "kolvar" anordnade att löpa i ringformade "cylindrar".The pump rotors are provided with displacement means in the form of wings, cams, lobes, teeth or the like. In cases where the displacement means consist of wings or cams, they are usually two in number, but there may also be pump rotors with at least one displacement member. Pump rotors with more than two displacement means may also be present. A special type of pump rotors are piston rotors, in which the displacement means consist of one or more, normally two, arcuate "pistons" arranged to run in annular "cylinders".

Avkännarenheterna utgörs av så kallade resolvrar och är av i och för sig känt slag. De består i princip av härvgrupper anordnade i såväl den stillastående som i den rörliga enheten och är fördelade utmed varvet. Då de tillhör känd teknik, skall de här inte beskrivas i detalj. Dock skall konstateras att de arbetar med inducerade strömmar och att de arbetar med vissa toleranser. Pumprotorerna måste därför utformas på sådant sätt att de också kan arbeta inom ramen för de maximala avvikelser från absolut synkronism som man måste räkna med på grund av styrenhetens dynamik. Av dessa skäl har pumprotorernas verk- sammma deplacementorgan vart och ett en total båglängd som är något mindre än båglängden av mellanrummet mellan deplacementorganen, respektive något mindre än halva varvet, i det fall pumprotorn uppvisar endast ett enda deplacementorgan. Mer bestämt är skillnaden 10 15 20 25 30 35 466 167 åtminstone två gånger avkännarenheternas arbetstolerans uttryckt i motsvarande bågvinkel. Dagens teknik kan erbjuda resolvrar som arbetar med en noggrannhet på i 4°. Skillnaden i båglängd bör med dessa resolvrar därför vara minst 8°. Man kan dock tänka sig att morgon- dagens teknik kan frambringa resolvrar med än mindre arbetstoleranser, varvid skillnaden mellan de verksamma pumporganens och mellanrummens båglängd kan minskas i motsvarande grad. Generellt skall skillnaden med en viss säkerhetsmarginal vara större än den elektroniska styrenhetens noggrannhet.The sensor units consist of so-called resolvers and are of a kind known per se. They consist in principle of coil groups arranged in both the stationary and the moving unit and are distributed along the yard. As they belong to the prior art, they should not be described in detail here. However, it should be noted that they work with induced currents and that they work with certain tolerances. The pump rotors must therefore be designed in such a way that they can also operate within the maximum deviations from absolute synchronism that must be taken into account due to the dynamics of the control unit. For these reasons, the operative displacement means of the pump rotors each have a total arc length which is slightly less than the arc length of the space between the displacement means and slightly less than half the revolution, respectively, in the case where the pump rotor has only a single displacement means. More specifically, the difference is at least twice the working tolerance of the sensor units expressed in the corresponding arc angle. Today's technology can offer resolvers that work with an accuracy of 4 °. The difference in arc length with these resolvers should therefore be at least 8 °. It is conceivable, however, that tomorrow's technology can produce resolvers with even smaller work tolerances, whereby the difference between the arc length of the active pump means and the gaps can be reduced to a corresponding degree. In general, the difference with a certain safety margin should be greater than the accuracy of the electronic control unit.

Enligt en första föredragen utföringsform utgörs pumprotorerna av vingrotorer, och enligt en andra föredragen utföringsform utgörs de av kolvrotorer. I båda fallen - liksom även med pumprotorer med andra deplacementorgan än vingar eller bågformade kolvar, exempelvis deplacementorgan av något av de ytterligare slag som nämnts ovan - kan man åstadkomma mycket kompakta aggregat med höga vridmoment på pump- rotorerna. De kan även utformas så att de kan rengöras utan att behöva demøntenas,_vilket~äm1av betydelse vid pumpaggregatets.användning,inom,l livsmedels- och farmaceutisk industri.According to a first preferred embodiment, the pump rotors are vane rotors, and according to a second preferred embodiment they are piston rotors. In both cases - as well as with pump rotors with displacement means other than wings or arcuate pistons, for example displacement means of any of the additional types mentioned above - very compact units with high torques can be achieved on the pump rotors. They can also be designed so that they can be cleaned without the need for the diamonds, which is important in the use of the pump set in the food and pharmaceutical industries.

En ytterligare fördel och ett ytterligare syfte med uppfinningen är att man kan erhålla mycket stadig lagring av rotorerna till skillnad från exempelvis konstruktionen enligt nämnda US-A-4 758 132, där lagringen måste ske i betydligt klenare dimensioner i aggregatets centrala delar. Sålunda kan man enligt en aspekt på uppfinningen anordna respektive motorrotor-pumprotorenhet flytande med sin utsida mot åtminstone en cylindrisk vägg i respektive motorrotorkammare.A further advantage and a further object of the invention is that one can obtain very stable storage of the rotors in contrast to, for example, the construction according to the said US-A-4 758 132, where the storage must take place in much smaller dimensions in the central parts of the unit. Thus, according to one aspect of the invention, the respective motor rotor pump rotor assembly may be arranged floating with its outside against at least one cylindrical wall in the respective motor rotor chamber.

Ytterligare fördelar med samt kännetecken och aspekter på uppfinningen kommer att framgå av de efterföljande patentkraven samt av följande beskrivning av de två föredragna utföringsformerna.Additional advantages and features and aspects of the invention will be apparent from the appended claims and from the following description of the two preferred embodiments.

KOR¶ FIGURBESKRIVNING I den följande beskrivningen av ett par föredragna utföringsformer kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka 10 15 20 25 30 35 -B> Fig. 1 utgör en ändvy av ett pumpaggregat enligt en första före- dragen utföringsform av uppfinningen, varvid i den vänstra delen av figuren en ändvägg eller lock har avlägsnats, Fig,, 2 visar samma pumpaggregat i genomskärning utmed linjen II~II i Fig. 1. I Fig. 2 har även det elektroniska styrsystemet för motorerna illustrerats schematiskt, Fig. 3 utgör en längssektíon genom ett pumpaggregat enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen motsvarande en vy III-III i Fig. 4, och Fig. 4 utgör en vy IV-IV i Fig. 3.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following description of a pair of preferred embodiments, reference will be made to the accompanying drawing figures, of which Fig. 1 is an end view of a pump assembly according to a first preferred embodiment of the invention, wherein in the left part of the figure an end wall or lid has been removed, Fig. 2 shows the same pump assembly in section along the line II ~ II in Fig. 1. In Fig. 2 the electronic control system for the motors has also been schematically illustrated, Fig. 3 constitutes a longitudinal section through a pump assembly according to a second preferred embodiment of the invention corresponding to a view III-III in Fig. 4, and Fig. 4 constitutes a view IV-IV in Fig. 3.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Med hänvisning först till Fig. l och 2 betecknas ett pumphus allmänt med siffran l. Pumphuset 1, vars samtliga delar är tillverkade av ømagnetiskt material, exempelvis-syrafast,ﬂaustenftískt”rostfrfﬁt stål, består av ett pumphuskammarhus 2, som mot ena sidan (vänstra sidan i Fig. l) täcks av ett för aggregatets båda pumpenheter gemen- samt lock 3, och åt andra hållet uppvisar två cirkulära, större öpp- ningar, som var och en täcks av ett mot pumphuskammarhuset fastsvetsat cylindriskt motorrotorhus 4. Inuti vardera motorrotorhuset 4 finns ett inre, med respektive motorrotorhus 4 koaxiellt statorhus 5, vars ena ändvägg 6 (den vänstra i Fig. 2) sträcker sig nästan fram till det gemensamma locket 3. Respektive statorhus täcks i andra änden av ett lock 7. Inuti vardera statorhuset 5 finns ett centralt kylrör 8 med in- och utloppsledningar 9, 10 för kylvatten. Mellan kylröret 8 och en inre kylvattenledning ll finns en skruv 12 för cirkulation av kyl- vattnet i återledningen mellan den inre ledningen ll och kylröret 8.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Referring first to Figs. 1 and 2, a pump housing is generally denoted by the number 1. The pump housing 1, all parts of which are made of island magnetic material, e.g. one side (left side in Fig. 1) is covered by a common 3 for the two pump units of the unit, and on the other side has two circular, larger openings, each of which is covered by a cylindrical motor rotor housing 4 welded to the pump housing chamber. Inside each motor rotor housing 4 there is an inner stator housing 5 coaxial with the respective motor rotor housing 4, one end wall 6 (the left in Fig. 2) extending almost to the common cover 3. Each stator housing is covered at the other end by a cover 7. Inside each stator housing 5 has a central cooling pipe 8 with inlet and outlet pipes 9, 10 for cooling water. Between the cooling pipe 8 and an inner cooling water line 11 there is a screw 12 for circulating the cooling water in the return line between the inner line 11 and the cooling pipe 8.

Pumpaggregatet är helt symmetriskt uppbyggt, och motorrotorhusen 4, statorhusen 5 och dessas inre delar är identiska.The pump assembly is completely symmetrically constructed, and the motor rotor housings 4, stator housings 5 and their internal parts are identical.

Inuti pumphuskammarhuset 2 finns en pumphuskammare 14 med en inlopps- ledning 13 och en utloppsledning 17. Mellan motorrotorhuset 4 och statorhuset 5 finns en cylindrísk motorrotorkammare 15, och mellan 10 l5 20 25 30 35 466 167 statorhuset 5 och kylvattenröret 8 finns en statorkammare 16. I var och en av pumphuskamrarna 14 och motorrotorkamrarna 15 är anordnad en integrerad motorrotor-pumprotorenhet 18, för enkelhetens skull benämnd MP-rotorenhet i det följande. MP-rotorenheten 18 består enligt utföringsformen till övervägande del av kol, närmare bestämt hårdkol.Inside the pump housing chamber 2 there is a pump housing chamber 14 with an inlet line 13 and an outlet line 17. Between the motor rotor housing 4 and the stator housing 5 there is a cylindrical motor rotor chamber 15, and between the stator housing 5 and the cooling water pipe 8 there is a stator chamber 16. In each of the pump housing chambers 14 and the motor rotor chambers 15 is arranged an integrated motor rotor-pump rotor unit 18, for the sake of simplicity referred to as the MP rotor unit in the following. According to the embodiment, the MP rotor unit 18 consists predominantly of carbon, more specifically hard carbon.

Alternativa, tänkbara material är vissa keramer och vissa plaster. Man kan även tänka sig sammansatta material, som åtminstone delvis består av kol, keram och/eller plast. De aktuella delarna av kol eller mot- svarande alternativa material utgörs enligt utföringsformen dels av en vingrotor 19 i pumphuskammaren 14, dels av en cylindrisk del 20, som utgör en förlängning av vingrotorn och sträcker sig in i motorkammaren 15 utmed dennas längd i det närmaste fram till motorkammarens 15 högra ände. Inuti den cylindriska rotordelen 18 finns en cylindrisk ring 21 av mjukjärn infälld i rotordelen 20. I mjukjärnsringens 21 insida finns vidare infällda ett antal utmed varvet jämnt fördelade perma- nentmagneter 22, som är magnetiskt kortslutna med varandra via mjuk- järnsringen 21. Mellan MP-rotorenheten 18 och statorhuset 5 finns en smal«spalt=23..Däremot«anligger»MP-rotorenhetensncylindniskandel 20 -“ mot insidan av motorrotorhuset 4 och är alltså glidlagrad mot motor- rotorhuset med en del som företrädesvis utgörs av kol. Vidare anpressas vingrotorn 19 med sin vänstra sida mot insidan på det gemensamma locket 3. Hur denna anpressning sker kommer att beskrivas i det följande.Alternative, possible materials are some ceramics and some plastics. One can also imagine composite materials, which at least partly consist of carbon, ceramic and / or plastic. According to the embodiment, the actual parts of carbon or corresponding alternative material consist partly of a wing rotor 19 in the pump housing chamber 14, partly of a cylindrical part 20, which forms an extension of the wing rotor and extends into the motor chamber 15 along its length in the nearest to the right end of the engine chamber 15. Inside the cylindrical rotor part 18 there is a cylindrical ring 21 of soft iron recessed in the rotor part 20. In the inside of the soft iron ring 21 there are further recessed a number of permanently distributed permanent magnets 22, which are magnetically short-circuited to each other via the soft iron ring 21. Between MP- the rotor unit 18 and the stator housing 5 have a narrow «gap = 23.. On the other hand, the MP rotor unit's cylindrical part 20 -" abuts against the inside of the motor rotor housing 4 and is thus slidably mounted against the motor rotor housing with a part which is preferably made of carbon. Furthermore, the wing rotor 19 is pressed with its left side against the inside of the common cover 3. How this pressing takes place will be described in the following.

Vardera vingrotorn 19 har två kammar eller vingar 35 och mellan vingarna 35 finns ett mellanrum 36. Vingarna 35 i den ena vingrotorn ingriper i mellanrummen 36 i den andra vingrotorn. Deplacement- volymerna utgörs av utrymmena 37 mellan respektive vingrotor 19 och pumphusets insida 2 i området för mellanrummen 36. Såväl vingarna 35 som mellanrummen 36 har cylindriska utsidor, dvs vingarna 35 i den ena vingrotorn rullar mot de cylindriska bottnarna av mellanrummen 36 i den andra vingrotorn. De båda vingrotorerna 19 pumpar alltså alter- nerande enligt i och för sig kända principer.Each wing rotor 19 has two cams or wings 35 and between the wings 35 there is a gap 36. The wings 35 in one wing rotor engage the gaps 36 in the other wing rotor. The displacement volumes consist of the spaces 37 between the respective wing rotors 19 and the inside 2 of the pump housing in the area of the spaces 36. Both the wings 35 and the spaces 36 have cylindrical outer sides, i.e. the wings 35 in one wing rotor roll towards the cylindrical bottoms of the spaces 36 in the other wing rotor . The two wing rotors 19 thus alternately pump according to per se known principles.

Ett för den uppfinningsenliga utföringsformen karakteristiskt drag är att rotorvingarnas 35 höjd över mellanrummens 36 bottnar är förhållan- 10 15 20 25 30 35 is C3\ CN _; CN devis låg. Anledningen till detta förhållande är att anpassa konstruk- tionen till det förhållandet att vingrotorerna 19 inte arbetar full- ständigt synkront med varandra. Av samma skäl upptar var och en av rotorvingarna 35 en båglängd V1 som är mindre än mellanrummens 36 båglängd V2. Om synkroniseringen exempelvis har en tolerans på i 4°, är V2 - Vl minst 8°, dvs minst dubbla toleransen.A characteristic feature of the embodiment according to the invention is that the height of the rotor blades 35 above the bottoms of the gaps 36 is proportional to C3 \ CN _; CN motto was low. The reason for this relationship is to adapt the construction to the fact that the wing rotors 19 do not work completely synchronously with each other. For the same reason, each of the rotor blades 35 occupies an arc length V1 which is smaller than the arc length V2 of the gaps 36. For example, if the synchronization has a tolerance of 4 °, V2 - V1 is at least 8 °, ie at least double the tolerance.

I ett inre ringformat spår i vingrotorn 19 är anordnad den roterande delen 25 av en resolver. I statorkammaren 16 finns motorns stationära del, även benämnd stator 29. Denna består på känt sätt av lindnings- härvor på ett plåtpaket. Statorn 29 har endast visats schematiskt.In an inner annular groove in the wing rotor 19, the rotating part 25 of a resolver is arranged. In the stator chamber 16 is the stationary part of the motor, also called stator 29. This consists in a known manner of winding coils on a sheet metal package. The stator 29 has only been shown schematically.

Lindningshärvornas ändar har betecknats 30. Statorkammaren 16 är helt sluten och kommunicerar inte med pumphuskammaren 14. Något pumpmedium kan alltså inte tränga in i statorkammaren 16. Elektriska anslutníngs- ledningar till statorlindningarna har symboliskt visats genom 31.The ends of the winding coils have been designated 30. The stator chamber 16 is completely closed and does not communicate with the pump housing chamber 14. Thus, no pump medium can penetrate into the stator chamber 16. Electrical connection lines to the stator windings have been symbolically shown through 31.

I statorkammarens 16 inre del, mellan statorn 29, kylröret 8 och sta- torhusets ändvägg 6 finns en cylíndrisk kropp av elektriskt isolerande material, lämpligen plast. I ett yttre spår;i kroppen 32"är¿anordnaå den fasta delen 33 av nämnda resolver. Ehuru denna är av känd typ, skall här i korthet förklaras hur den i princip är uppbyggd och funge- rar. En härvgrupp 33A i resolverns statordel 33 matas med ström från elektronikenheten 26. Härvgruppen 33A genererar ett fält, som induce- rar en ström i en härvgrupp 25A i den rörliga enheten, sensorn 25. En ström leds till en andra härvgrupp 25B i sensorn 25, som i sin tur inducerar en ström i en píckup-lindning 33B i resolverns statordel 33.In the inner part of the stator chamber 16, between the stator 29, the cooling tube 8 and the end wall 6 of the stator housing, there is a cylindrical body of electrically insulating material, preferably plastic. In an outer groove; in the body 32 "the fixed part 33 of said resolver is arranged. Although this is of known type, it will be briefly explained here how it is in principle constructed and functions. A coil group 33A in the stator part 33 of the resolver is supplied with current from the electronics unit 26. The twist group 33A generates a field which induces a current in a twist group 25A in the moving unit, the sensor 25. A current is passed to a second twist group 25B in the sensor 25, which in turn induces a current in a pickup winding 33B in the stator portion 33 of the resolver.

Denna ström avkänns som en spänning i elektronikenheten 26 och ger ett vinkelmått. Flera spolgrupper av beskrivet slag är fördelade längs statorns och rotorns varv och ger olika spänningar, vilket ger kunskap om rotorns vinkelläge relativt statorn och underlag för synkroni- seringen av de båda MP-rotorenheterna.This current is sensed as a voltage in the electronics unit 26 and provides an angular measure. Several coil groups of the type described are distributed along the turns of the stator and the rotor and provide different voltages, which provides knowledge of the angular position of the rotor relative to the stator and a basis for the synchronization of the two MP rotor units.

Vid MP-rotorernas 18 rotation fungerar insidan av motorrotorhusen 4 som glidlager mot respektive MP-rotors 18 cylindriska del 20 av kol.During the rotation of the MP rotors 18, the inside of the motor rotor housings 4 acts as a sliding bearing against the cylindrical part 20 of the respective MP rotor 18.

Samtidigt glider respektive vingrotor 19 med sin vänstra sida mot lO 15 20 25 30 35 466 167 insidan på den gemensamma ändväggen 3. Tillsammans ger nämnda lagring och glidning en god stabilitet åt de roterande enheterna.At the same time, the respective wing rotor 19 slides with its left side against the inside of the common end wall 3. Together, said storage and sliding give a good stability to the rotating units.

Statorn 29 och därmed den oylíndriska kroppen 32 anpressas mot stator- husets~ändvägg 6 med hjälp av ett antal fjädrar 34 mellan statorn 29 och locket 7. Detta tillgår så, att fjädrarna 31 trycker statorn 29 åt vänster, och det magnetfält som skapas av statordelen drar då också med sig magneterna 22 i MP-rotorn 18 i axiell riktning och pressar vingrotorerna 19 mot locket 3.The stator 29 and thus the cylindrical body 32 are pressed against the end wall 6 of the stator housing by means of a number of springs 34 between the stator 29 and the cover 7. This is done so that the springs 31 push the stator 29 to the left, and the magnetic field created by the stator part then also pulls the magnets 22 in the MP rotor 18 in the axial direction and presses the wing rotors 19 against the cover 3.

I Fig. 3 och 4, som avser ett kolvrotorpumpaggregat, finns på sugsidan en första motorrotor-pumprotorenhet (MP-rotorenhet) 40 och på tryck- sidan en andra motorrotor-pumprotorenhet (MP-rotorenhet) 41. Vardera MP-rotorenheten 40, 41 består i ett föredraget utförande huvudsakligen av hårdkol och uppvisar en långsträckt, rörformad del 42 respektive 43. Liksom vid den föregående utföringsformen kan emellertid även andra material än kol tänkas, exempelvis vissa keramer och plaster ebler av sammansatta material somfdelvís kan”bestå°aw*något avndd nämnda materialen. I ena änden finns de samverkande deplacementorganen 44 respektive 45 och i andra änden finns de rörliga enheterna 46, 47 i ett par resolvrar (sensorer) av samma slag som beskrivits i anslutning till föregående utföringsform. Deplacementorganen 44 respektive 45 består av bågformade "kolvar", utformade som två sektorer av en cylin- der, vilka deplacementorgan sträcker sig axiellt ut från MP-rotor- enheternas 40, 41 långsträckta, rörformade partier 42 respektive 43.In Figs. 3 and 4, which relate to a piston rotor pump assembly, there is on the suction side a first motor rotor pump rotor unit (MP rotor unit) 40 and on the pressure side a second motor rotor pump rotor unit (MP rotor unit) 41. Each MP rotor unit 40, 41 consists in a preferred embodiment mainly of hard carbon and has an elongate, tubular part 42 and 43, respectively. As in the previous embodiment, however, materials other than carbon are also conceivable, for example certain ceramics and plastics or composites of composite materials which may "consist" used said materials. At one end are the cooperating displacement means 44 and 45, respectively, and at the other end are the movable units 46, 47 in a pair of resolvers (sensors) of the same kind as described in connection with the previous embodiment. The displacement means 44 and 45, respectively, consist of arcuate "pistons", formed as two sectors of a cylinder, which displacement means extend axially from the elongate, tubular portions 42 and 43 of the MP rotor units 40, 41, respectively.

Som framgår bäst av Fig. 3 är de båda MP-rotorenheterna 40, 41 anord- nade sida vid sida med sug- och trycksidorna riktade från varandra men i ingrepp med varandra genom kolvarna 44, 45.As best seen in Fig. 3, the two MP rotor units 40, 41 are arranged side by side with the suction and pressure sides directed away from each other but in engagement with each other through the pistons 44, 45.

Ett långsträckt, vinkelformat pumphus av austenitiskt rostfritt omag- netiskt stål består av en första pumphusdel 50 med huvudsakligen samma axiella längd och utsträckning som den första MP-rotorenheten 40 och en andra pumphusdel 51 med huvudsakligen samma längd och utsträckning som nämnda andra MP-rotorenhet 41. De båda pumphusdelarna 50, 51 är förenade med varandra genom skruvar 52. Pumphusets 49 första pumphus- 10 15 25 30 35 466 167 del 50 uppvisar i sin ena ände en inloppsledning 53 med en inlopps- öppning 55 för pumpmediet. Efter inloppsledningen 53 uppvisar den första pumphusdelen 50 ett första cylindriskt parti 54 med större diameter än inloppsledningen 53, inrymmande resolverns statiska delar 86. Efter det första cylindriska partiet 54 följer ett andra, mycket tunnväggigt cylindriskt parti 56. Samtliga de hittills nämnda partierna hos den första pumphusdelen 50, nämligen inloppsdelen 53, det första cylindriska partiet 54 och det andra cylindriska partiet 56, som har större diameter än det första cylindriska partiet 54, är alla koaxiella med den första MP-rotorenheten 40, vars rotations- centrum har betecknats 48. Efter nämnda andra cylindriska parti 56 följer ett flänsparti 57, som anligger mot och är förenat med änden på den andra pumphusdelen 51. Från flänspartiet 57 skjuter i axiell riktning ut ett första nav 58 med formen av en i ytteränden och i ena sidan öppen hylsa. Navet 58 är sidoförskjutet från sugsídans centrum- axel 48 och är istället koncentriskt med trycksidans centrumaxel 49.An elongate, angular pump housing of austenitic stainless non-magnetic steel consists of a first pump housing part 50 having substantially the same axial length and extent as the first MP rotor unit 40 and a second pump housing part 51 having substantially the same length and extent as said second MP rotor unit 41. The two pump housing parts 50, 51 are connected to each other by screws 52. The first pump housing part 49 of the pump housing 49 has at its one end an inlet line 53 with an inlet opening 55 for the pump medium. After the inlet line 53, the first pump housing part 50 has a first cylindrical portion 54 of larger diameter than the inlet line 53, accommodating the static parts 86 of the resolver. After the first cylindrical portion 54 follows a second, very thin-walled cylindrical portion 56. All the so far mentioned portions of the first the pump housing part 50, namely the inlet part 53, the first cylindrical portion 54 and the second cylindrical portion 56, which have a larger diameter than the first cylindrical portion 54, are all coaxial with the first MP rotor unit 40, the center of rotation of which is designated 48. After said second cylindrical portion 56 follows a flange portion 57 which abuts and is connected to the end of the second pump housing part 51. From the flange portion 57 a first hub 58 with the shape of a sleeve open at the outer end and on one side projects out. The hub 58 is laterally offset from the center axis 48 of the suction side and is instead concentric with the center axis 49 of the pressure side.

Den andra pumpnusdelenvšhﬂhar:delvisymotsuarandeﬁugpbyggnadﬁsemrdenw. första pumphusdelen 50 och uppvisar sålunda från höger i Fig. 3ien utloppsledning 63 med en utloppsöppning 65, ett första cylindriskt parti 64 inrymmande de fasta resolverenheterna 87 och ett andra, tunn- väggigt cylindriskt parti 66. Därefter följer ett flänsparti 67 med ett andra nav 68, som tillsammans med flänspartiet 57 med dess nav 58 definierar formen på en pumphuskammare 82, i vilken de båda MP-rotor- enheterna 40, 4l är anordnade att kunna arbeta med sina cirkelsektor- formade rotorkolvar 44 respektive 45. Flänspartiet 57 uppvisar härvid två halvcylindriska urborrningar 70 och 71, som är koncentriska med sugsidans respektive med trycksidans centrumaxlar 48 respektive 49.The second pump nozzle part has: partially unobtrusive superstructure. first pump housing part 50 and thus has from the right in Fig. 3 in the outlet line 63 with an outlet opening 65, a first cylindrical portion 64 housing the fixed resolver units 87 and a second, thin-walled cylindrical portion 66. Then follows a flange portion 67 with a second hub 68 , which together with the flange portion 57 with its hub 58 defines the shape of a pump housing chamber 82, in which the two MP rotor units 40, 41 are arranged to be able to work with their circular sector-shaped rotor pistons 44 and 45, respectively. The flange portion 57 has two semi-cylindrical bores 70 and 71, which are concentric with the suction side and the central side central axes 48 and 49, respectively.

Som framgår av Fig. 4 har det andra navet 68 samma form som det först- nämnda navet 58 på den första pumphusdelen 57 men är spegelvänt i för- hållande till detta.As can be seen from Fig. 4, the second hub 68 has the same shape as the first-mentioned hub 58 on the first pump housing part 57 but is mirror-inverted in relation thereto.

Rotorkolvarna 44 är anordnade att rotera i och vid sin rotation utfyl- la ringformade spåret eller "cylindern" 72 mellan insidan av den första halvcylindriska urborrningen 70 och navets 68 utsida. På motsvarande sätt är den andra MP-rotorenheten anordnad att med sina 10 15 20 25 30 35 466 167 kolvar 45 rotera i ett motsvarande spår 73 på trycksidan. Mellanrummen mellan kolvarna 44 i utrymmet för nämnda spår 72 respektive mot- svarande mellanrum på trycksidan utgör pumpens deplacementvolymer.The rotor pistons 44 are arranged to rotate in and during their rotation fill the annular groove or "cylinder" 72 between the inside of the first semi-cylindrical bore 70 and the outside of the hub 68. Correspondingly, the second MP rotor unit is arranged to rotate in a corresponding groove 73 on the pressure side with its pistons 45. The gaps between the pistons 44 in the space for said groove 72 and the corresponding gaps on the pressure side constitute the displacement volumes of the pump.

På utsidan uppvisar navet 68 ett urtag 74 för rotorkolvarna 45, och på motsvarande sätt uppvisar navet 58 på utsidan ett urtag 75 med cylind- risk form för kolvarna 44.On the outside, the hub 68 has a recess 74 for the rotor pistons 45, and correspondingly the hub 58 has on the outside a recess 75 with a cylindrical shape for the pistons 44.

I flänspartíet 57 finns i området för navets 58 inre ett urtag 76, som även sträcker sig snett utåt och förbi navets 58 sidoöppning 77. Det parti av urtaget 76 som sträcker sig förbi sidoöppningen 77 har betecknats 78. På motsvarande sätt finns på sugsidan ett urtag med en central del 79 och en perifer de] 80. Öppningen i hylspartiets 68 sida har betecknats 81.In the flange portion 57 there is in the area of the interior of the hub 58 a recess 76, which also extends obliquely outwards and past the side opening 7 of the hub 58. The portion of the recess 76 which extends past the side opening 77 has been designated 78. Correspondingly, there is a recess on the suction side with a central part 79 and a peripheral de] 80. The opening in the side of the sleeve portion 68 has been designated 81.

Pumphuskammaren har allmänt betecknats 82, Fig. 3. Dess sugsidedel har betecknats 82A, och dess trycksidedel har betecknats 82B, Fig. 4. Då en av kolvarna»44 blockerar öppningeneßl kommunicerar M-rotorenhetens ”' 40 rörformade volym 99 med pumphuskammarens sugsida 82A via urtaget 79-80 utanför kolvens 44 ytterkant. På motsvarande sätt finns en kommunikation mellan pumphuskammarens 82B trycksida och volymen 100, då öppningen 77 i navet 58 blockeras av en av kolvarna 45, varvid kommunikationen åstadkommas genom urtaget 76-78 förbi kolvens 45 ytterkant.The pump housing chamber is generally designated 82, Fig. 3. Its suction side portion has been designated 82A, and its pressure side portion has been designated 82B, Fig. 4. When one of the pistons 44 blocks the openings, the tubular volume 99 of the M-rotor unit communicates with the suction side 82A of the pump housing chamber via recessed 79-80 outside the outer edge of the piston 44. Correspondingly, there is a communication between the pressure side of the pump housing chamber 82B and the volume 100, when the opening 77 in the hub 58 is blocked by one of the pistons 45, the communication being effected through the recess 76-78 past the outer edge of the piston 45.

MP-rotorenheterna 40, 41 är i området för sitt långsträckta parti 42 respektive 43 försedda med ett antal utmed varvet jämnt fördelade permanentmagneter 88, 89, som är infällda på utsidan av en mjukjärns- ring 90 respektive 91, som i sin tur är anordnad på utsidan av MP- rotorenheternas 40, 41 långsträckta partier 42 respektive 43 innanför pumphusets båda nämnda andra cylindriska, tunnväggiga partier 56 respektive 66 av ett materia] som är permiabelt för magnetiska kraftfält, företrädesvis austenitiskt rostfritt stål.The MP rotor units 40, 41 are provided in the region of their elongate portion 42 and 43, respectively, with a number of permanent magnets 88, 89 evenly distributed along the turn, which are recessed on the outside of a soft iron ring 90 and 91, respectively, which in turn are arranged on the outside of the elongate portions 42 and 43, respectively, of the MP rotor units 40, 41 inside the said two cylindrical, thin-walled portions 56 and 66 of the pump housing, respectively, of a material which is permeable to magnetic force fields, preferably austenitic stainless steel.

Utanför nämnda andra cylindriska tunnväggiga partier 56 och 66 är motorernas statorlindningar 92, 93 anordnade i en motorkåpa 94 lO 15 29 25 30 35 10 respektive 95. Utsidan av den första MP-rotorenheten 41 är med utsidan av sitt långsträckta parti 42 lagrad mot insidan av den första pump- husdelens 50 andra cylindriska parti 56 och med sina rotorkolvar 44 lagrade i den cylindriska urborrningen 70 i den andra pumphusdelens 51 huvuddel 67. Rotorkolvarna 44 är med sin insida även lagrade mot ut- sidan av det navet 68. På motsvarande sätt är den andra MP-rotoren- heten 41 med sin utsida lagrad mot insidan av den andra pumphusdelens 51 andra cylindriska parti 66 och med rotorkolvarna 45 mot den cylindriska urborrningen 71 i pumphusets huvuddel 67.Outside said second cylindrical thin-walled portions 56 and 66, the stator windings 92, 93 of the motors are arranged in a motor housing 94, 10 and 95, respectively. The outside of the first MP rotor unit 41 is with the outside of its elongate portion 42 mounted against the inside of the second cylindrical portion 56 of the first pump housing part 50 and with its rotor pistons 44 mounted in the cylindrical bore 70 in the main part 6 of the second pump housing part 51. The rotor pistons 44 are also mounted with their inside towards the outside of that hub 68. Correspondingly the second MP rotor unit 41 with its outside mounted against the inside of the second cylindrical portion 66 of the second pump housing part 51 and with the rotor pistons 45 against the cylindrical bore 71 in the main part 67 of the pump housing.

För att underlätta rengöringen av pumpen och även för att göra ren- göringen mer effektiv utan att pumpen behöver demonteras finns ett flertal kanaler 96, 97 (lämligen anordnas fler kanaler 96, 97 än de som visats i Fig. 3) anordnade i MP-rotorenheterna 40, 4l. Dessa kanaler 96, 97 kommunicerar med en tunn spalt innanför pumphusdelarnas andra cylindriska partier 56 respektive 66.In order to facilitate the cleaning of the pump and also to make the cleaning more efficient without the need to disassemble the pump, there are a plurality of channels 96, 97 (preferably more channels 96, 97 than those shown in Fig. 3) arranged in the MP rotor units. 40, 4l. These channels 96, 97 communicate with a thin gap inside the other cylindrical portions 56 and 66 of the pump housing parts, respectively.

Liksom vid den föregåendefutföringsformen>fïnns en elektronikenhet 36,5” som matar en ström till en sändarlindning i resolvrarnas statordelar 86 respektive 87 och mottar signaler från pickup-lindningarna i resolvrarnas statordelar 86 respektive 87, varigenom MP-rotorenheter- nas 40, 41 vinkellägen och rotationshastigheter kan uppmätas och regleras, så att rotorkolvarna 44 och 45 kan roteras väsentligen synkront med varandra. Emellertid kan resolvrarna 46/86 och 47/87, liksom vid den föregående utföringsformen, inte tillförsäkra en absolut synkronism mellan rotorenheterna 40, 41. För att förhindra varje risk för att rotorkolvarna 44 och 45 skall stöta emot varandra omspänner de i analogi med föregående utföringsform därför en båg- vinkel V1 som är något mindre än bågvinkeln V2 för mellanrummen mellan rotorkolvarna 44 respektive 45.As in the previous embodiment, there is an electronics unit 36,5 "which supplies a current to a transmitter winding in the stator parts 86 and 87 of the resolvers and receives signals from the pickup windings in the stator parts 86 and 87 of the resolvers, whereby the angular positions of the MP rotor units 40, 41 and rotational speeds can be measured and controlled so that the rotor pistons 44 and 45 can be rotated substantially synchronously with each other. However, the resolvers 46/86 and 47/87, as in the previous embodiment, cannot ensure an absolute synchronism between the rotor units 40, 41. To prevent any risk of the rotor pistons 44 and 45 colliding with each other, they span in analogy to the previous embodiment. therefore an arc angle V1 which is slightly smaller than the arc angle V2 of the gaps between the rotor pistons 44 and 45, respectively.

Det sålunda beskrivna pumpaggregatet fungerar på följande sätt. Den första MP-rotorenheten 40 på sugsidan roterar i moturs riktning med hänvisning till Fig. 4, medan MP-rotorenheten 41 på trycksidan roterar i medurs riktning med hänvisning till Fig. 4. Vätska, som på sugsidan sugs in genom öppningen 55 och passerar genom MP-rotorenhetens 40 rör- 10 15 20 25 30 35 466 167 ll formade inre 99, leds från hylspartiets 68 inre, vilket utgör en fort- sättning på MP-rotorenhetens 4O inre 99, via öppningen 81 och urtaget 80 (då öppningen 81 är stängd, endast via urtaget 80) till pumphus- kammarens 82 sugsida 82A. Härifrån strömmar pumpmediet in i de ring- formade "cylindrarna" 72 och 73 i de vinkellägen hos pumprotorerna, då dessa utrymmen kommunicerar med sugsidan 82A. Pumprotorerna arbetar med sina kolvar 44, 45 växelvis i de ringformade cylindrarna 72 respektive 73 och transporterar härigenom pumpmediet från sugsidan 82A till trycksidan 82B utan pulsationer och skapar härvid ett undertryck på trycksidan och ett jämnt flöde.The pump assembly thus described operates in the following manner. The first MP rotor unit 40 on the suction side rotates counterclockwise with reference to Fig. 4, while the MP rotor unit 41 on the pressure side rotates clockwise with reference to Fig. 4. Liquid which is sucked in on the suction side through the opening 55 and passes through The tubular shaped interior 99 of the MP rotor unit 40 is led from the interior of the sleeve portion 68, which is a continuation of the interior 99 of the MP rotor unit 40, via the opening 81 and the recess 80 (when the opening 81 is closed, only via the recess 80) to the suction side 82A of the pump housing chamber 82. From here, the pump medium flows into the annular "cylinders" 72 and 73 in the angular positions of the pump rotors, as these spaces communicate with the suction side 82A. The pump rotors operate with their pistons 44, 45 alternately in the annular cylinders 72 and 73, respectively, thereby transporting the pump medium from the suction side 82A to the pressure side 82B without pulsations, thereby creating a negative pressure on the pressure side and an even flow.

Ständigt ligger endera någon av de två cirkelsegmentformade kolvarna I 44 med någon del av sin utsida i ingrepp med den cylindriska ytan 75 på navet 58 och med sin insida mot någon del av det andra navet 68 och/eller ligger någon av kolvarna 45 med sin utsida i ingrepp mot den cylindríska ytan 74 på navet 68 och med sin insida mot någon del av det först navets 58 utsida. På grund av de långa tätningssträckorna minimeras härigenom återläckage från trycksidanutill_sugsidanxf Pumpaggregatet enligt den i Fig. 3 och 4 visade och ovan beskrivna ut- föringsformen har för övrigt samma fördelar som den första utförings- form som beskrivits med hänvisning till Fig. 1 och 2, nämligen avsak- nad av axeltätningar, lagring mellan delar med grova dimensioner samt höga vridmoment på pumprotorerna, bland annat genom att rotorkolvarna och magneterna ligger väsentligen på samma radiella nivå. Dessutom har den senare utföringsformen några ytterligare fördelar i förhållande till den förra. Sålunda är den mycket lättare att rengöra genom att den lätt kan genomspolas med rengöringsmedel. Vidare är den lång- sträckt med en axiellt riktad inloppsöppning i ena änden och en axiellt riktad utloppsöppning i den andra änden och med endast liten radiell förskjutning mellan inloppsledning och utloppsledning, vilket underlättar montage i det rörsystem i vilket pumpen skall ingå. Ännu en fördel är att återläckage väsentligen förhindras, vilket ökar pumpens verkningsgard. Det är även möjligt att ge pumpen en högre kapacitet utan att väsentligt öka dess dimensioner genom att göra 10 15 20 25 30 35 12 rotorkolvarna 44, 45 och motsvarande deplacementvolymer i cylindrarna/ rännorna 71, 72 större i axiell riktning.Constantly either of the two circular segment shaped pistons I 44 with some part of its outside engages with the cylindrical surface 75 on the hub 58 and with its inside against some part of the other hub 68 and / or one of the pistons 45 lies with its outside engaging the cylindrical surface 74 of the hub 68 and with its inside against any part of the outside of the first hub 58. Due to the long sealing distances, this reduces back leakage from the pressure side to the suction side. The pump assembly according to the embodiment shown in Figs. 3 and 4 has the same advantages as the first embodiment described with reference to Figs. 1 and 2, namely lack of shaft seals, bearing between parts with coarse dimensions and high torques on the pump rotors, among other things because the rotor pistons and magnets are at substantially the same radial level. In addition, the latter embodiment has some additional advantages over the former. Thus, it is much easier to clean in that it can be easily rinsed with detergent. Furthermore, it is elongate with an axially directed inlet opening at one end and an axially directed outlet opening at the other end and with only a small radial displacement between the inlet line and the outlet line, which facilitates installation in the pipe system in which the pump is to be included. Another advantage is that back-leakage is substantially prevented, which increases the efficiency of the pump. It is also possible to give the pump a higher capacity without significantly increasing its dimensions by making the rotor pistons 44, 45 and corresponding displacement volumes in the cylinders / grooves 71, 72 larger in the axial direction.

Claims

10 15 20 25 30 35 -š> CJ \ Ch -.s' ~ J 13 PATENTKRAV

A displacement type pump assembly comprising a pump housing (1) having a pump housing chamber (14) with inlet and outlet conduits (13, 17) for the pump medium, in the pump housing chamber (2) cooperating pump rotors (19) having one or more in radial and / or axially projecting displacement means (35, 44, 45) alternating at intervals (36, 72, 73), and the unit comprises two electric motors, one for each pump rotor, each with a motor rotor encapsulated in the pump housing arranged to drive the respective pump rotor, each motor rotor and associated pump rotor forming a motor rotor pump rotor unit integrated in the pump housing (18), characterized in that each of the motor rotor pump rotor units is provided with the rotating part (25) of a motor rotor sensing unit. the angular position and rotational speed of the pump rotor unit, while the second part (33) of said unit is arranged stationary, and that an electronic unit (26) common to the two sensor units is a to control the motors and thus the pump rotors angularly synchronously in dependence on said sensing, so as to avoid that the displacement means C35, 44, @ ~ 45) on one pump rotor will touch the displacement means on the other pump rotor during the rotation of the motor rotor-pump rotor units.

Pump assembly according to claim 1, characterized in that each of the displacement means (35, 44, 45) has an arc length which is less than each of the arc lengths of the gaps (36, 72, 73).

Pump unit according to claim 1, characterized in that the motor-rotor-pump-rotor units contain encapsulated permanent magnets (22) and constitute rotors in the motors, the stationary parts (29) of which contain respective motor windings and constitute stators.

Pump unit according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the respective motor-rotor-pump-rotor unit (18) is mounted floating with its outside against at least one cylindrical wall in the respective motor-rotor chamber. 10 15 20 25 30 35 l3 \ ..; <3 \ '\ J 14

Pump unit according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the stationary part of each sensor unit is located at one end of the stator chamber.

Pump unit according to any one of claims 1-5, characterized in that at least those parts of the motor rotor-pump rotor units which are in sliding contact with the pump housing walls consist wholly or partly of carbon, ceramic or plastic or of a composite material containing any of said materials .

Pump unit according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the motor-rotor-pump-rotor units are arranged side by side with the pump-rotors directed in the same direction.

Pump assembly according to claim 7, characterized in that the pump housing comprises two cylindrical motor rotor chambers (15), at one end an end wall (7) for each motor rotor chamber and at the other end a cover (3) for the pump housing chamber: tL4L, ¿somaäm ; anondnam.mallam "lacquered (3}» and the two motor rotor chambers "(l5);

Pump unit according to Claim 7 or 8, characterized in that two cylindrical stator chambers (16) separated from the pump medium are arranged inside the pump housing, one for each stator 29.

10. A pump assembly according to claim 9, characterized in that the stators are mounted in the stator housing and are displaceable axially for adjustment in the magnetic field of the motor rotors.

Pump unit according to any one of claims 8-10, characterized in that the motor-rotor-pump-rotor units (18) are arranged to be pressed against and during rotation slide against said cover (3).

Pump assembly according to claim 11, characterized in that the motor-rotor-pump-rotor units are pressed in axial direction against said cover (3) by means of springs (34) which are arranged to press respective stator (29) in axial direction against the cover, wherein the pressing force 10 15 20 25 30 35 466 167 15 is transmitted by the magnetic action of the stator windings to the motor rotor pump rotor unit.

Pump unit according to one of Claims 8 to 12, characterized in that at least one cooling channel (8) for liquid cooling of the motor windings is located in the center of each of the stator chambers.

Pump unit according to one of Claims 6 to 13, characterized in that the pump rotors are wing rotors with wing-shaped displacement means (35) and that the height of the rotor blades (35) is less than 20% and preferably less than 15% of the radius of the wing rotors in the area of the wings.

Pump unit according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the motor-rotor-pump-rotor units (40, 41) are provided with displacement means in the form of circular arc-shaped pistons (44, 45).

16.; Pump assembly according to claim 15, characterized in that the motor rotor-pump rotor units (40, 41) are 'arranged in a pump housing' (50), on the outside of which the stator windings (92, 93) of the motors are arranged, that the pump housing (50) has an inlet opening (55) at one end of the unit and an outlet opening (65) at the opposite end, and that each motor rotor-pump rotor unit at its end facing away from the inlet opening and from the outlet opening, respectively, have cooperating pump rotors 44, , 45).

Pump assembly according to one of Claims 15 and 16, characterized in that the pistons (44, 45) are arranged to rotate in annular sector-shaped spaces (72, 73) between cylindrical bores (70, 71) in the motor housing and cylindrical outsides of hubs (58, 68) in the pump housing, which hubs are coaxial with the two motor rotor-pump rotor units (40, 41).

Pump assembly according to claim 17, characterized in that said hubs are provided with openings (77, 81) in the sides for the inflow of pump fluid from the inlet line to the suction side (82A) of the pump housing chamber 10 15 20 25 30 35 -JÄ CN CN ... a CI \ \ J 16 respectively for transferring said pump fluid to the pressure side (82B) of the pump housing chamber.

Pump assembly according to claim 18, characterized by recesses (76, 78/79, 80) in the end walls of the pump housing chamber, through which recesses the inlet line can communicate with the suction side of the pump housing chamber (8211), and the pressure side (82B) of the pump housing chamber can communicate with the outlet line. even when said openings (77, 81) in the sides of said hubs (58, 68) are closed by one of said arcuate pistons.

Pump unit according to one of Claims 15 to 19, characterized by an elongate channel (99, 100) in the interior of the respective motor rotor pump rotor unit (40, 41), which channel is coaxial with the inlet opening and the outlet opening, respectively, and with the respective hubs. .

21. A pump assembly according to any one of claims 15-20, characterized in that the permanent magnets are at substantially the same radial level as the arcuate pistons;