DE2246265A1 - Pumpe mit taumelbarem laeufer - Google Patents

Pumpe mit taumelbarem laeufer

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Description

Stand der Technik
Magnetkupplungen mit auf sphärischen Flächen verlaufenden Magnetspalten gewinnen insbesondere im PumDenbau zunehmend Bedeutung, da dem angetriebenen PoIring nicht nur ein Drehmoment, sondern auch eine rotodynamische Stabilisierung vermittelt wird, so daß an die Stelle einer konventionellen Lagerung eine einzige Lagerkugel treten kann. Kreiselpumpen, bei denen das Schaufelrad mit einem ersten Polring eine Einheit bildet, der durch einen zweiten Polring, der ein magnetisches Drehfeld erzeugt, angetrieben wird, und bei denen der Luftspalt auf einer Kugelfläche liegt, sind bekannt. Derartige Pumpen werden als wellenlose Pumpen bezeichnet und weisen gegenüber Pumpen mit Wellen den Vorteil auf, daß sie keine Lagerbuchsen haben und daher die Läufer SÄJwneln können, so daß ein Blockieren der Pumpe durch
Schmutzteilchen ausgeschlossen ist.
Dieses Prinzip wurde bisher nur bei Radiallaufrädern oder sogenannten Zentrifugallaufrädern angewandt. Der Anwendung bei größeren Pumpen stand bisher der axial vom Motoi^/eg wirksam werdende hydraulische Laufradschub entgegen. Sobald der Laufradschub größer wird als die axiale Komponente der magnetischen Kräfte, hebt der Rotor von dem Kugellager ab. Bei Radiallaufrädern kann dies mit Ausgleichsvorrichtungen verhindert werden, deren Durchmesser annähernd gleich dem der Ahsaugöffnung des Pumpengehäuses ist. Solche Ausgleichsvörrichtungen eignen sich nicht als Entlastungsvorrichtungen für Axialpumpen, die einen relativ größeren Axialschub als Zentrifugallaufräder gleichen Durchmessers haben»
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Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung, die die Verwendung von Axialläufern in.wellenlosen Pumpen der oben definierten Art ermöglicht.
Beschreibung der Erfindung
Bei einer Kreiselpumpe, bestehend aus einem rotodynamisch stabilisierten Laufrad, welches mit einem ersten Polring eine Einheit bildet und von einem zweiten ein Drehfeld erzeugenden Polring angetrieben wird, wobei zwischen dem ersten Polring und dem zweiten Polring ein sphärischer Spalt vorgesehen ist und der Läufer gegen den Stator mit einer Abstützvorrichtung mit sphärischen.Lagerelementen abgestützt ist, ist gemäß der Erfindung das rotodynamisch stabilisierte Laufrad als Axialschaufelkranz ausgebildet, dessen Schaufeln so" angestellt sind, daß eine Durchströmung etwa in Richtung von dem drehfelderzeugenden Polring über die Beschaufelung in einen Austrittskanal erfolgt. ■
Dadurch wird die Strömung in der Pumpe so gerichtet, daß sie den Pumpenläufer und den mit diesem eine Einheit bildenden Polring auf das Lager drückt.
Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert.
Figur 1 zeigt einen Schnitt längs der Achse einer Pumpe nach der Erfindung.
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224626b
Figur 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie I - I in Figur 1.
Figur 3 zeigt einen Schnitt längs der Achse einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung, und
Figur 4 zeigt teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt eine dritte Ausführungsform nach der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Pumpe im Längsschnitt, bei welcher sowohl der innere Polring l,der mit den Schaufeln 2 und einem Abdeckring 3 eine Einheit bildet, als auch der äußere Polring 4 aus langgestreckten Magneten bestehen. Dadurch kann der Durchmesser der Magnete sehr klein gehalten werden, so daß der Durchmesser des Motors 6 nicht überschritten wird. Hierdurch ist die Ausbildung von schlanken, in Bohrlöcher einführbaren Pumpengehäusen 7 möglich. Die einander gegenüberliegenden Polbereiche 8 und 9 sind durch, eine Trennwand 10 aus magnetisch durchlässigem Material getrennt. Die Schaufeln 2 sind so angestellt, daß das Schaufelrad in Richtung des Pfeiles 5 durchströmt und dadurch eine Kraft auf den Läufer 1, 2, 3 ausgeübt wird, die ihn in Richtung des Pfeiles 5/ gegen das Lager 11 drückt.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt entsprechend der Schnittlinie I-I in Figur 1. Die Permanentmagnete 2i sind in Umfangsrichtung magnetisiert und schließen zwischen sich weichmagnetische Leitstücke 20 ein. Diese Leitstücke ragen bis in den Polbereich hinein. In gleicher Welse ist der Rotor aufgebaut, dessen über die Kugelkalötte 22 hineinragender Bereich in einen zylindrischen Abschnitt und einen sich verjüngenden Abschnitt 24 unterteilt ist.
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Figur 3 zeigt exne ÄusfufrrunijsßMrmp bei der die Schaufeln 3Qi der Äxialbescfeaufelung so? angestellt: sindr daß; tibpr den, Motor 6> Flüssigkeit läng® der Pfeile 31 angesaugt wird und längs dem Pfeilen 32 austritt.. Per lotorscfeufe. wird] der Lagerpfanne: 33 and der Lagerfcnq-el 34 aufgenommen·.,
Ia Figur 3 sind "Feiles,, dies deraem de-r "i enitsprecBLerip ntdt glelc&ent B:&zmf§sz.&tc!hem'
der in Figsur 4 dariiesteJllteni Piafee örfölqife. der ' PeripEierieiiier CPfeile'4!0)| K w®feef
der EintrittsstrcMknii eiriem Älsdana daircfesetat der* Stir'cliisatzrstEöt
42« Eier Xaiifeaf'liat einies'lla&e 43T*" dilö zii- :- satnuieiii iroit der SeEräMsewanii 44 einen* socfsenannteeES difffesG^r 6© bildet K in (äem'eaine weitgehen d^s (^senwindiqiceitsdrtieikess im statis:eiteM Seir die ÄtUienfeanteni der Senaaäfelit tira^efeerade BeröiiiiEt S4 liegt in, einer KcEgel'fiacs&e deren. Witteji^tinfete mit- denn '''" der %äq&£kti$et% SQ ^sanötieiifpjlt» EaLeser 'Efer^riiiiii B4 "gieiife' einen zylindreischen-. Bereiefe'S^V 'der 'ans einWSeite deht -:
vorä-eteent-Ring 45 41 ntife' '&£m&m Wlaxmetöi "4(* eiin^ Öer Iiäü&ffer &est.efitt auis;' S'eqnienifcem 47 R
ϊϊβι "Eegel'fIMciiiea liegiek aal die aA"
48 der KlfiqpicMuingi eingeiLaiEESen, sind« Bie des Lsmiers gegen die üagersauilie 4Φ des Stators erfolgt über eine Lagerktigel 5Ot Ein Ringr Sl greift iifoer cMß Eager senale 52, die über die Säule 53 und die Nabe 43 nrit dem Läufer eine Einheit bildet. Durcfe den Fbntiscfeluß: dieses
Ringes 51 wird verhindert, dal der Rotor bei Stillstand abfallen kann.
Die Strömung durch das' Schaufelrad 42 längs > den BfeiiL 40 und 4Oa. übt gemäß der Erfindung auf die Habe 43 eine Kraft aus, die den Läufer gegen 'die' Lagerdeckel 5O drückt.
■■-■·■■..;.;(;;
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Claims (8)

  1. Patentansprüche
    Jj- Kreiselpumpe, bestehend aus einem rotodynamisch stabilisierten Laufrad,.welches mit einem ersten Polring eine Einheit bildet und von einem zweiten ein Drehfeld erzeugenden Polring angetrieben wird, wobei zwischen dem ersten Polring und dem zweiten Polring ein sphärischer Spalt vorgesehen ist und der Läufer (1) gegen den Stator mit einer Abstützvorrichtung mit sphärischen Lagerelementen (11; 33, 34; 50) , abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das rotodynamisch stabilisierte Laufrad (2; 30; 42) als Axialschaufeikranz ausgebildet ist, dessen Schaufeln . so angestellt sind, daß eine Durchströmung etwa in Richtung von dem drehfelderzeugenden Polring über die Beschaufelung (2, 30) in einen Austrittskanal erfolgt.
  2. 2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung mit radialer Komponente durch einen mit dem Gehäuse der Pumpe fest verbundenen Leitschaufelkranz (41) einströmt.
  3. 3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitschaufelkranz (41) als Vorleitrad ausgebildet ist, welches der Strömung einen Vordrall aufprägt.
  4. 4. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsbereich der Pumpe als Einlaufkrümmer (45; 46) ausgebildet ist, durch welchen der etwa in radialer Richtung einströmende Durchsatz in axialer Richtung umgelenkt wird.
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  5. 5. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Beschaufelung (42) umgebende Bereich (54) des Pumpengehäuses in einer sphärischen Fläche liegt, deren Zentrum mit dem Zentrum des sphärischen Lagers (50) zusammenfällt.
  6. 6. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer die Nabe (43) für die Beschaufelung
    (42) bildet und der größte Durchmisser des Läufers (47,48) größer ist, als sein Durchmesser im Bereich der stromabwärtigen Schaufelansätze (55).
  7. 7. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Beschaufelung umgebende Bereich (54) in einen zylindrischen Bereich (16) übergeht, der gemeinsam mit der Nabe (43) einen Austrittsdiffusor (60) bildet, in welchem die Geschwindiokeitsenergie der Strömung in Druck umgewandelt wird.
  8. 8. Kreiselpumpe mit Magnetkupplung mit sphärischern oder kegeligem Luftspalt, bestehend aus einem ersten Polrinq mit in ümfangsrichtung nebeneinander angeordneten Magnetpolen abwechselnder Polarität und einem konvexen Polbereich, und einem zweiten Polring gleicher magnetischer Polzahl und einem konkaven Polbereich, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung der Magneten (4) mindestens nach einer Seite hin über die axiale Ausdehnung des Polbereiches (8 ,9) erheblich hinausreicht und Weicheisenleitstücke (21) vorgesehen sind, die sich axial über annähernd die gesamte Länge des magnetischen Polringes erstrecken.
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