DE2557202C3 - Pumpvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpvorrichtung mit mindestens zwei koaxial um eine ideelle Drehachse drehbar angeordneten Pump-Rädern die in mindestens zwei separaten Strömungskanälen angeordnet sind, und von denen jedes mit je einem in radialem Abstand um die Drehachse verteilte Pole tragenden, um die ideelle Drehachse der Pump-Räder drehbaren Polträger-Teil mindestens eines aus mindestens zwei zusammenwirkenden Polträger-Teilen bestehenden Elektromotors drehfest verbunden ist oder selbst einen Pollräger-Teil bildet, wobei die Pole mindestens eines Polträger-Teils jedes Elektromotors als elektromagnetische Pole ausgebildet sind und über elektrische Leitungen mit einer Stromquelle gekoppelt sind.

Aus der AT-PS 2 32 143 ist ein drehzahlveränderl· eher Elektromotor bekannt, bei dem sowohl der Rotor als auch der Stator unabhängig voneinander drehbar gelagert sind, so daß Rotor und Stator sich gegeneinander drehen können. Der Rotor ist mit einer Abtriebswelle verbunden, mittels welcher die von dem Elektromotor erzeugte Antriebsenergie auf eine damit gekoppelte, im einzelnen nicht dargestellte Einrichtung übertragen werden kann. Der Stator dieses bekannten Motors ist mit einer Welle verbunden, die ihrerseits mit an dieser Welle angreifenden Bremsvorrichtungen in Verbindung steht. Für die Ausgestaltung der Bremsvorrichtung sind in der AT-PS 2 32 143 mehrere Alternativen angegeben. Die Bremsvorrichtung kann beispielsweise als hydraulische Pumpe ausgestaltet sein, die über die Statorwellc angetrieben wird und deren Fördermenge mittels eines über eine mit der Statorwelle gekoppelten Tachogenerators elektrisch gesteuert, auf ein Ventil für die von der

Pumpe umgewälzten Hydraulikflüssigkeit einwirkenden Servomotor, geregelt wird. Je nach eingesteuerter Fördermengenbelastung der Pumpe wirkt diese in mehr oder minder starkem Maße ein Bremsdrehmoment auf die mit der hydraulischen Pumpe verbundene Statorwelle aus. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Bremsvorrichtung ist diese nicht als hydraulischer Motor, sondern als Kreiselluftgebläse ausgestaltet, das mit der Statcwelle verbunden und von diesem angetrieben ist Das Gebläserad ist dabei in einem Luftkanal angeordnet, in dem die Luftströmung wiederum mittels eines mit der Statorwelle gekoppelten Tachogenerators, der auf entsprechende Drosselorgane im Luftkanal einwirkt, gedrosselt werden kann, um dadurch die von dem Gebläse auf den Ständer zur Wirkung zu bringende Bremsbelastung in der gewünschten Weise einzusteuern. Bei einer anderen Alternative einer Bremsvorrichtung für die Ständerwelle des bekannten Motors werden an einem mit der Ständerwelle drehfest verbundenen Dauermagnete, die mit der Ständerweüe umlaufen, mitteis relativ zur Ständerwelle radial in ihrer Position verr.ellbarer Dauermagnete beaufschlagt, die je nach ihrer radialen Position ein mehr oder minder großes Bremsdrehmoment auf die Ständerwelle ausüben. Die radiale Verstellung der Magnete kann dabei wiederum beispielsweise mittels eines über einen Tachogenerator gesteuerten Verstellmechanismus erfolgen. Bei einer weiteren Ausgestaltung der Bremsvorrichtung ist ein im Prinzip bekannter mechanischer Fliehkraftregler mit der Ständerwelle gekoppelt. In Abhängigkeit von der Drehzahl der Ständerwelle stellt der Fliehkraftregler beispielsweise Rohrleitungsventile der bereits als Bremsvorrichtung erwähnten hydraulischen Pumpe ein, um deren Pumpfördermenge zu verändern. Hier erfolgt die Regelung der Einstellung der hydraulischen Pumpe somit nicht über einen Tachogenerator, sondern mittels eines mechanischen Fliehkraftreglers. Allen diesen unterschiedlichen Varianten des bekannten Motors liegt das gemeinsame Ziel zugrunde, eine Drehzahlregelung des Motors, d.h. der Abtriebswelle des Motors mittels einer auf den drehbaren Ständer einwirkenden Bremsvorrichtung zu erreichen. Da bei dem bekannten Motor der Stator und der Rotor relativ zueinander drehbar sind und da die Relativgeschwindigkeit zwischen den gegenläufigen Teilen Rotor und Stator konstant ist, wird bei einer Verlangsamun? der Geschwindigkeit eines der gegenläufigen Teile, z. B. des Stators, der andere Teil, d. h. der Rotor, sich in seinem Umlauf beschleunigen. Die Verlangsamung des c\^:nen Teils wird mittels der vorstehend bereits zitierten Bremsvorrichtungen bewirkt. Bei d^;esem bekannten Motor ist zwar auf der Abtriebswelle, d. h. auf der mit dem Rotor verbundenen Welle, ebenfalls ein Gebläserad verbunden, doch dient dieses nicht dazu, dre eigentliche Abtriebsleitung des Rotors aufzunehmen, sondern nur als Kühlluftförderer zur Kühlung des bei der als hydraulische Pumpe ausgebildeten Bremsvorrichtung verwendeten hydraulischen Mediums. Mit der prinzipiellen Wirkungsweise des bekannten Motors hat dieses Kühlluftgebläserad nichts zu tun und es nimmt auch nur einen Bruchteil der Abtriebsleitung des Rotors auf. Der bekannte drehzahlregelbare Motor verhält sich nach alledem in der Weise, daß die Drehzahl seines Rotors umso höher wird, je stärker die Bremsbelastung an der Statorwelle wirkt und daß umgekehrt die Drehzahl der Abtriebswelle des Rotors umso geringer wir J je niedriger die Bremsbelastung an der Statorwelle und damit je höher die Drehzahl des Stators wird. Dieser bekannte Motor kann daher möglicherweise dazu verwendet werden, einen Antrieb mit einer bestimmten Drehzahl an der Abtriebswelle, die mit einer anzutreibenden Einrichtung gekoppelt werden kann, einzuteilen und einzuregeln. Hierzu sind spezielle Regelungseinrichtungen erforderlich, wie Tachogeneratoren, Rohrleitungsventile, Strömungsklappen, die entweder von außen gesteuert oder in Abhängigkeit von der Statordrehzahl, wenn eine konstante Drehzahl erwünscht ist, gesteuert werden müssen. Zur selbsttätigen, steuerungsunabhängigen Förderung zweier Medien in getrennten Strömungskanälen ist dieser bekannte Motor nicht geeignet. Bei dem bekannten Motor handelt es sich nicht um eine Pumpvorrichtung, sondern um einen Antriebsmotor, dessen Steuerungsteil unter anderem eine Pumpe beinhaltet

Aus der US-PS 27 00 343 ist eine Pumpvorrichtung bekannt, bei der zwei als Radialpumpräder ausgebildete

.·■■ Pumpenräder auf einer gemeinsame Welle befestigt sind. Jedes dieser Pumpräder trägt einen Kranz von Dauermagnetpolen. Die Magnetpole jedes Pumpenrades arbeiten mit je einem Kranz von elektromagnetischen Polen je eines Stators zusammen. Die Statoren sind an einer die Strömungskammern der beiden Pumpenräder trennenden Wand ortsfest befestigt. Bei dieser bekannten Pumpvorrichtung bildet jedes Pumpenrad zusammen mit je einem ortsfesten Stator je einen Elektromotor, so daß insgesamt z^vei Elektromo-

^: toren vorgesehen sind. Jedes Pumpenrad wird somit bei der bekannten Pumpvorrichtung von einem separaten Elektromotor angetrieben.

Bei der bekannten Pumpvorrichtung sind die Pumpenräder auf einer gemeinsamen Welle befestigt und können sich daher nur miteinander in der gleichen Geschwindigkeit drehen. Hierdurch ist ein Betrieb der beiden Pumpräder mit unterschiedlichen Drehzahlen von vornherein ausgeschlossen. Damit ist eine Variation in den Fördermengen der beiden Pumpräder nicht

·■ möglich. Durch den Umstand, daß die Pumpräder von Statoren zweier Elektromotoren angetrieben werden, die ortsfest angeordnet sind und die getrennt voneinander mit Strom gespeist werden, besteht die Gefahr, daß die Speisung der Statoren nicht exakt synchron erfolgt und daß daher der Antrieb der beiden Punipräder durch die jeweils zugeordneten Statoren nicht in genauer zeitlicher und kräftemäßiger Übereinstimmung erfolgt. Dies hat den Nachteil, daß innerhalb der beiden Elektromotoren schädliche Schlupferscheinungen auftreten können, weil beide Pumpräder auf der gleichen Welle drehfest befestigt sind und somit eine Relativdrehung der Pumpräder unter Beachtung ausschließlich der von dem jeweils zugeordneten Stator ausgehenden Kräfte nicht möglich ist. Bei der bekannten Pumpvor-

■ richtung können daher sogar innerhalb der die Pumpräder tragenden Welle Verspannungen auftreten. Außerdem besteht die Gefahr, daß die zum Antrieb verwendeten Elektromotoren nicht mit dem jeweils besten Wirkungsg:ad arbeiten können. Insgesamt gesehen ist die bekannte Pumpvorrichtung daher in ihrer Anwendung auf Fälle, auf denen die Förderung konstant bleibender Fördervolumen im Vordergrund steht, eng beschränkt, und durch den der Pumpe innewohnenden Aufbau von vornherein störanfällig und mit schlechtem Wirkungsgrad behaftet.

Pumpvorrichtungen zum Fördern unterschiedlichster Medien sind bekannt. Diese bekannten Pumpen gestatten jedoch nur das Fördern eines einzigen

Mediums in einem Strömungskanal. Wenn mehrere Medien gleichzeitig gefördert werden müssen, müssen mehrere Pumpen nebeneinander eingesetzt werden. Dies bereitet insbesondere dann Schwierigkeiten, wenn zur Aufstellung der Pumpen ein sehr begrenzter Raum zur Verfügung steht. Ein solcher Fall ist beispielsweise in Tiefbohrungen gegeben, wo einerseits Kühl- und Spülmedium, meistens Wasser, nach unten zur Bohrsohle gepumpt werden muß und andererseits der Bohrschlamm aus der Bohrung heraus nach oben gepumpt werden muß. Bisher war es erforderlich, wegen der beengten Raumverhältnisse in Bohrungen die Pumpen oberhalb der eigentlichen Bohrung anzuordnen und innerhalb des Bohrlochs nur noch Leitungen für die zu pumpenden Medien vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpvorrichtung der eingangs erläuterten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und geringem Raumbedarf, insbesondere bei integriertem elektrischem Antrieb, das Fördern von mindestens zwei Medienströmen auf wirtschaftliche und wirkungsvolle Weise in einem weiten Betriebsbereich gewährlei:!et.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Pump-Rad mit je einem weiteren Pump-Rad durch Zusammenwirken der mit diesen Pump-Rädern verbundenen Polträger-Teile die gegenläufigen Teile eines abtriebswellenlosen, ausschließlich zum Antrieb der korrespondierenden Pump-Räder dienenden Elektromotors bildet.

Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung hat gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile. Bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung ist eine sehr kompakte Bauweise möglich, da die Pumpvorrichtung nicht von außen durch einen Antriebsmotor, insbesondere einen Elektromotor, angetrieben werden muß. sondern jedes Pumprad selbst Bestandteil eines Elektromotors in Form eines Pole tragenden Rotors eines Elektromotors darstellt, so daß bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung der Antriebselektromotor in die Pumpvorrichtung selbst raumsparend einbezogen ist. Durch die Anordnung von mindestens zwei koaxial

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nälen angeordnet sind, ist es bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung möglich, gleichzeitig mindestens zwei Medien zu fördern. Falls in einem der Strömungskanäle der Pumpvorrichtung mehr als ein Pumprad angeordnet ist, besteht die Möglichkeit, durch Zu- und Abschaltung eines dieser Pumpenräder bzw. durch Regelung der Drehgeschwindigkeit dieser Pumpenräder die Fördermenge in diesem Strömungskanal über weite Bereiche zu steuern und zu variieren. Bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung bildet jedes Pumprad gleichzeitig einen der zwei gegenläufigen Teile eines Elektromotors. Bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung entfallen somit zusätzlich ortsfeste Statoren von Elektromotoren. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein gegenüber bekannten Vorrichtungen sehr viel einfacherer Aufbau, sondern auch eine große Raumersparnis. Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung ist über weite Betriebsbereiche mit hohem Wirkungsgrad einsetzbar, wobei auch die Drehzahlen der gegenläufigen, die Rotoren des Elektromotors bildenden Pumpräder in weiten Bereichen variierbar sind. Bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung sind die auf die gegenläufigen Pumpräder übertragenen Drehmomente entgegengesetzt gleich groß. Hierdurch ergibt sich bei der erfindimgsgemaßen Pumpvorrichtung ein spezifisches Steuer- und Regelverhalten, das bei der Förderung zweier separater Medienströme in günstiger Weis ausgenutzt werden kann. Bei der erfindungsgemäßet Pumpvorrichtung ergibt sich ein spezielles Pumpverhal ten, bei dem die Drehbewegung des einen Pumprade eines einen Elektromotor bildenden Pumpcnradpaare ausschließlich vom Drehmoment des gegenläufigen entgegenwirkenden Pumprades abhängt. Die Pumplei stungen der beiden gegenläufigen Pumprader sine daher nicht unabhängig voneinander, sondern durch dii Tatsache, daß sie einen gemeinsamen Elektromoto bilden, miteinander gekoppelt. In Abhängigkeit von de elektrischen Beaufschlagung und den in den Strömlings kanälen der beiden gegenläufigen Pumprader /ι fördernden Sirömungsmcdicn stellt sich jeweils eil bestimmtes Fördermengenverhältnis ein. Eine solch Pumpvorrichtung ist daher beispielsweise insbesonder für Anwendungsgebiete geeignet, in denen es daran ankommt, zwei oder mehrere Medien in hrsiimmtn Fördermengenverhältnissen zu fördern und Vcrarbei tungsstationen zuzuführen, wie beispielsweise in chcmi sehen oder verfahrenstechnischen Anlagen oder bei Mischvorgängen. Dieses Verhältnis kann über weite Bereiche variiert werden. /.. B. mit Hilfe einer Steuerung der elektrischen Beaufschlagung und/oder der Becin flussung der Fördermengen, beispielsweise durch Drosselung. Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung ist daher insbesondere für Anwendungsgebiete geeig net. in denen es darauf ankommt, zwei oder mehrere Medien in bestimmten Fördermengenverhältnissen zu fördern und Verarbeitungsstationen zuzuführen, wie beispielsweise in chemischen oder verfahrenstechni sehen Anlagen oder bei Mischvorgängen. Bei de erfindungsgemäßen Vorrichtung sind keinerlei zusätzli ehe Regelsysteme zur Drehzahlsteuerung, wie beispiels weise Tachogeneratoren, Fliehzahlregler od. dgl. erfor derlich. sondern die erfindungsgemäße Pumpvorrich Hing stellt ein selbstregulierendes, auf dem Zusammen wirken der gegenläufigen, zwei gegenläufige Teile eine: Elektromotors bildenden Pump-Räder beruhendes, au:

·■ wenigen Teilen einfach aufgebautes und im Betrieb robustes und wirtschaftliches System dar.

iMii Vvjiici! ix uic Ριιιιιμνυι richtung gemäß uer Erfindung so ausgebildet, daß in die elektrischen Leitungen zur Stromzuführung zu den elektromagnet!

: sehen Polen eine Steuervorrichtung zur Stromsteuerung eingeschaltet ist. Auf diese Weise ist eine einfache, feinfühlige Steuerung des Pumpverhaltens, insbesonde re des Fördermengenverhältnisses, möglich.

Eine konstruktiv günstige Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Pumpvorrichtung wird dadurch e-reicht. daß die Pump-Räder an einem gemeinsamen Gehäuse drehbar gelagert sind. Dieser Aufbau ermöglicht es, die gegenläufig umlaufenden Pumprader in einem gegenüber der Umgebung feststehenden Gehäuse zu lagern

v> und die beweglichen Teile nach außen abzuschirmen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung wird dabe dadurch erreicht, daß jedes Pumprad ein koaxial zur idf eilen Drehachse angeordnetes Rohr mit Kreisquerschnitt aufweist, an welchem radial einwärts oder radia

ho auswärts stehende Pumpflächen angebracht sind. Be dieser Ausgestaltung stellt jedes Pumprad im wesentlichen ein kreiszylindrisches Element mit entweder radia einwärts ragenden oder radial auswärts ragenden Pumpflächen, beispielsweise Pumpflügein, dar, wöbe

<ö die einzelnen Pumpräder koaxial übereinandergeschoben sind und einander umschließen. Hierdurch ergibt sich eine im wesentlichen rohrförmige Ausgestaltung der Pumpvorrichtung, wobei die Strömuneskanäle

kreiszylindriseh b/w. krcisringzylindrisch ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders raumsparen der Aufbau.

(JtK¹ günstige Weiterbildung einer so gestalteten erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung ist dadurch gegeben. daß das Rohr jedes Pumprades als Polträgcr-Tcil ausgebildet ist. Kinc solche Ausbildung gestattet eine besonders raumsparende, zylinderförmigc Konstruktion der Pumpvorrichtung. Die Rohre zweier die Pollräger eines Elektromotors bildender Pumpräder κι können dabei unmittelbar aneinander gelagert sein, wobei die l'unipflächen. beispielsweise flügel, an der vom jeweiligen anderen Rohr abgewandten Seite jedes Rohrs radial abstehend angebracht sind. Die Pole können dabei am Außenumfang des Rohrs des inneren Pumprades und am Inncnumfang des Rohrs des äußeren Ptimpntdcs vorgesehen sein.

Line Künstijie Ausgestaltung ist auch dadurch gegeben, daß die Pumpflächen der Pumpräder als Propellerflügel ausgebildet sind.

F.inc andere günstige Ausgestaltung ist dadurch gegeben, daß die Pumpflächen der Puinpräder al-Schraubcnflächen oder Schneekcnflächen ausgebildet sind. Die Gestaltung der Pumpflächen jedes Pumprades häng! insbesondere von dem zu fördernden Medium ab. >·>

f^r.in besonders günstiger konstruktiver Aufbau wird bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung, bei der die Pumpräder rohrförmig ausgestaltet sind, dadurch erreicht, daß das gemeinsame Gehäuse eines die Pumpräder koaxial umschließenden und einen Strö- >n mungskanal mit Kreisringquerschnitt radial außerhalb des Rohrs des äußersten Pumprades nach außen begrenzenden kreiszylindrischen Mantel und einen quer zur idcelen Drehachse verlaufenden, mit den Strömungskanälen der Pumpräder entsprechenden Strö- ü mungskanaldurchlässen versehenen Tragteil aufweist, an welchem die Pumpräder unmittelbar oder mittelbar drehbar gelagert sind. Bei dieser Ausgestaltung hat die Pumpvorrichtung die Gestalt eines Kreiszylinders. Eine solche Pumpe ist beispielsweise als Ganzes in ein w Bohrloch eiiiführbar und in diesem versenkbar und sie

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Spülwasser in das Bohrloch pumpen und den dadurch erzeugten Bohrschlamm gleichzeitig nach oben fördern. Dabei können an die im Tragteil des Gehäuses, welcher *^ry quer zur Längsachse des zylindrischen Gehäuses verläuft, vorgesehene Strömungskanalmündungen Leitungen angeschlossen werden, die das geförderte Medium zur Verwendungsstelle hinleiten bzw. von dort aufnehmen und in die Pumpe führen. 5»

Damit die Pumpvorrichtung beidendig sowohl an Zufuhrleitungen als auch an Abfuhrleitungen anschließbar ist, ist es günstig, wenn die Pumpvorrichtung so ausgebildet ist, daß das Gehäuse sowohl am Einlauf der Pumpvorrichtung als auch am Auslauf Anschlüsse zum Anschließen von Leitungen zu bzw. von den einzelnen Strömungskanälen aufweist. Diese Anschlüsse können beispielsweise als Schraubgewindeöffnungen mit Innengewinde, in die Anschlußleitungen eingeschraubt werden können, ausgebildet sein. Es ist beispielsweise M aber auch möglich, solche Anschlüsse als Schlauchkupplungsanschlüsse auszubilden.

Mit Vorteil kann die Pumpvorrichtung gemäß der Erfindung auch so ausgebildet sein, daß jedes Pumprad als radiales Pumpenrad ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausbildung können beispielsweise zwei Radialpumpräder koaxial so angeordnet werden, daß der jeweilige axiale Zulauf zum Rad auf der dem anderen Rad entgegengesetzten Seile liegt und die Radialpumpenräder mit ihren scheibcnarligcn Rückwänden einander gegenüber zu liegen kommen, wobei jede Rückwand jedes Rades als Polträgerwand dienen kann, an der Pole auf einem Kreis um clic Drehachse, den Polen des anderen Pumpenrades zugewandt, angeordnet sein können, wobei dann die beiden Pumpenräder miteinander einen Elektromotor bilden. Es ist aber auch möglich, zwei Radialpumpenräder koaxial zueinander so anzuordnen, daß sie nach der gleichen Richtung ausgerichtet sind und der Einlauf des einen Pumpenrads den Liniauf des anderen Pumpenrads konzentrisch umschließt. Auch hier können die beiden Radialpumpenräder gleichzeitig als Polträger dienen und miteinander einen Elektromotor bilden.

Unabhängig von der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung als Rohrpumpe oder als Radialpumpe ist eine günstige Ausgestaltung dadurch gegeben, daß das Ausgangsende des Strömungskanals eines Pumprades mit dem .Strömungskanal des benachbarten Pumprades über eine Leitung verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung arbeiten die gegenläufigen Pumpräder als /wl'i Pumpen, die hinlemnandcrgeschaltct sitivi und die beide das gleiche Medium fördern.

Eine konstruktiv günstige Ausbildung wird erreicht, wenn die Pole an jeweils einem der zusammenwirkenden, einen Elektromotor bildenden Polträger-Teile als Dauermagnctpole ausgebildet sind. Bei der Ausbildung der Pole als Elektromagnetpole ist die Zuleitung von Strom erforderlich. Bei Drehteilen sind dann Schleifkontakteinrichtungen notwendig, die in möglichst geringem Umfang eingesetzt werden sollen. Bei zwei zusammenwirkenden Polträgern ist es daher günstig, nur einen mit Elektromagneten auszustatten und den anderen mit dauermagnetischen Polen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen. In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung ist die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpvorrichtung gemäß einem ersten

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Fig. 2 eine Pumpvorrichtung gemäß einem zweiten gegenüber Fi g. I modifizierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 einen schematischen axialen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel im Axiallängsschnitt dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist als »Rohrpumpe« mit kreiszylindrischer äußerer Gestalt ausgestaltet. Die Pumpvorrichtung weist zwei koaxial um eine ideelle Drehachse drehbar angeordnete Pumpräder 1 und 2 auf. Das innere Pumprad 1 besteht aus einem koaxial zur ideellen Drehachse angeordneten Rohr Γ und am Innenumfang desselben befinden sich Pumpflächen I" in Form von Propellerflügeln. Das äußere Pumprad besteht aus einem Rohr 2', das das Rohr Γ des inneren Pumprades mit radialem Abstand koaxial umgibt und außen am Außenumfang des Rohrs 2' angebrachte Pumpflächen 2" in Form von Propellerflügeln. Die kreiszylindrischen Rohre 1' und 2' des inneren Pumprades 1 bzw. des äußeren Pumprades 2 sind mittels Kugellagern 3, die auch axiale Kräfte aufnehmen können, aneinander und relativ zueinander drehbar gelagert. Die Kugellager 3 werden mittels Distanzringen 4 bzw. 5, die am Rohr Γ bzw. am Rohr 2' befestigt, beispielsweise angeschraubt, sind, in ihrer Stellung gehalten.

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Das Rohr Γ des inneren Pumprades I begrcn/.l einen ersten .Strömungskanal 8. An seinen beiden l'nden ist das Rohr Γ über Kugellager 9, die ebenfalls auch axiale Kräfte übertragen können, an einem hülsenförmigen Teil (O' eines Gehäuses 10 drehbar gelagert. Das Gehäuse 10 weist einen die Pumpenräder 1 und 2 koaxial in radialem Abstand umschließenden kreiszylindrischen Mantel 10" auf, der einen zweiten Strömungskanal 11 von außen begrenzt. Von innen wird dieser Strömungskanal U durch den Außenumfang des Rohres 2' des äußeren Pumpratles bzw. vom Außenumfang der llühen 10' des Gehäuses 10 begrenzt. Das Gehäuse 10 weist weiterhin an beiden F.nden je einen Tragteil 10'" auf. der einerseits die Hülse 10' und über diese und die Lager 9 die Pumpenräder 1 und 2 trägt, und der andererseits mit Stnmiungskanälen 12 und 13 versehen ist, die mit den Strömungskanälen 8 bzw. 11 fluchten. Von den Ströniungskanälcn Π ist eine Anzahl a;;f einem Kreis i" de" Tra"!ci! !0'" vofe'ehen :;rr; eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Mediums über den Umfang des einen Kreisringquerschnitt aufweisenden Strömungskanals 11 zu erzielen.

Die äußeren Mündungen der .Strömungskanäle 8 bzw.

11 in jedem Tragleil 12. d. h. die Mündungen der Kanäle

12 bzw. 13, sind so ausgestaltet, daß auf einfache Weise Anschlußleitungen angeschlossen werden können. Im dargestellten Alisführungsbeispiel sind hierzu mit Innengewinden versehene Bohrungen vorgesehen, in die Schraubstutzen der Anschlußleitungen eingeschraubt werden können. Auf diese Weise läßt sich die Pumpvorrichtung rasch an Leitungen anschließen und auch wieder von diesen lösen. Die Leitungen 14 und 15 dienen zur Zuleitung bzw. Ableitung des durch das innere Pumprad 1 zu fördernden Mediums. Zur Zuleitung des durch das äußere Pumprad 2 zu fördernden Mediums ist eine Vielzahl von Zuleitungen 16 bzw. Ableitungen 17 vorgesehen, die an die einzelnen Durchlässe 13 angeschlossen werden. Anstelle dieser Vielzahl von Zuleitungen 16 bzw. Ableitungen 17 wäre es beispielsweise auch möglich, nur jeweils eine Zuleitung 16 und Ableitung 17 vorzusehen und das Medium auf die Durchlässe 13 über einen diesen vorgelagerten Verteilervorraum, der in F i g. 1 nicht dargestellt ist, zu verteilen.

An dem Außenumfang des Rohres Γ des inneren Pumprades 1 ist eine Anzahl von Dauermagneten 18 gleichmäßig verteilt. Diese Dauermagneten sind beispielsweise an das Rohr Γ angeschraubt. Diesen Dauermagneten 18 mit geringfügigem radialem Abstand gegenüberliegend ist eine Anzahl von Elektromagneten 19 rings um den Innenumfang des Rohres 2' des äußeren Pumprades 2 verteilt angeordnet und daran in geeigneter Weise, beispielsweise durch Verschrauben, befestigt Jeder dieser Elektromagneten 19 besteht aus einem Magneten, der von einer Spule eines elektrischen Leiters umwickelt ist. Diese in Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht im einzelnen dargestellten elektrischen Leitungen sind entlang des Rohrs 2' verlegt und zu den Schleifkontakten 20 bzw. 20' hingeführt, die ihrerseits mit entsprechenden Schleifringen, die an den Hülsen 10' des Gehäuses 10 angebracht sind, in gleitendem Kontakt stehen. Von den Schleifringen führen wieder (in F i g. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte) Leitungen entlang den Hülsen 10' und durch die Tragteile 10'" des Gehäuses 10 nach außen und sind von dort zu einer aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Steuervorrichtung geführt, über welche eine Beaufschlagung der Elektromagneten 19 mit in ihri'r Phase und zeitlichen Abstimmung gesteuerten Strömen erfolgt. Durch diese Ausbildung bilden das innere Pumprad 1 und das äußere Pumprad 2 zwei Polträger mit zusammenwirkenden Polen 18 bzw. s 19 und damit einen Elektromotor mit zwei gegenläufigen Polträgern. Durch Steuerung der den elektromagnetischen Polen 19 zugeführten Strömen läßt sich Drehzahl und Leistung der Pumpräder 1 und 2 beeinflussen. Dabei ist allerdings stets eine Abhängigkeit der Pumpräder voneinander in der Weise gegeben, daß das auf das l'umprad 1 wirkende Drehmoment stets entgegengesetzt gleich groß dem auf das Pumprad 2 wirkenden Drehmoment ist. Durch diese Abhängigkeit ist auch eine entsprechende Abhängigkeit der Förder-■> leistungen der durch die Pumpräder 1 und 2 gcbikleicn Pumpen gegeben.

Zwischen den relativ zueinander drehenden Teilen, d.h. zwischen dem Rohr Γ und der Hülse 10' des

2'. sowie zwischen dem Rohr 2' und der Hülse 10' sind jeweils geeignete Dichtungen 21 bzw. 22 bzw. 23 vorgesehen, die je nach der Beschaffenheit der zu fördernden Medien als Glcitringdichtiingcn oder Stopfbuchsendichtungen oder Labyrinihdichtungen oder in einer geeigneten anderen Iorm ausgebildet sein können.

Wie aus F i g. I erkennbar ist, hat das dort dargestellte Ausführungsbeispiel der Pumpvorrichtung eine langgestreckte kreiszylindrische Form mit sehr geringem

JO Raumbedarf. Infolge der kreiszylindrischen Form kann die Pumpvorrichtung beispielsweise auch, zwischen Leitungen 16 und 17 bzw. 14 und 15 geschaltet, in Bohrlöcher eingelassen werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Pumpvorrichtung arbeiten die Pumpräder 1 und 2 als parallel geschaltete Pumpen und fördern das jeweilige Medium jeweils in einem separaten Strömungskanal. Es ist jedoch auch möglich, den Auslaufkanal 15 über Leitungen mit den unmittelbar benachbarten Kanälen in dem Tragteil 10'", die zu dem Strömungskanal 11 führen, zu verbinden. Es ist auf diese Weise möglich, die Pumpräder 1 und 2 als hintereinandergeschaltete Pumpen laufen zu lassen, wobei die Pumpflügel der beiden Pumpräder 1 und 2 entsprechend eingestellt sein müssen.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer als »Rohrpumpe« ausgebildeten Pumpvorrichtung dargestellt. Der Aufbau dieser Pumpvorrichtung entspricht prinzipiell dem Aufbau der anhand der Fig. I beschriebenen Pumpvorrichtung. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist jedoch ein Ende der Pumpvorrichtung völlig offen, so daß die dort befindlichen Enden der Strömungskanäle der Pumpvorrichtung an dem offenen Ende große Ansaugmündungen mit Kreisquerschnitt bzw. Kreisringquerschnitt haben. Dieses Ausführungsbeispiel der Pumpvorrichtung kann beispielsweise in das zu fördernde Medium eingetaucht werden, wobei dieses Medium dann durch zwei getrennte Strömungskanäle, nämlich den zentralen Strömungskanal und den diesen ringförmig umgebenden Strömungskanal, nach oben gepumpt wird. Die Pumpvorrichtung kann dabei an die nach oben führenden Leitungen gehängt werden und beispielsweise an diesen Leitungen in ein Bohrloch eingesenkt werden. Bei dieser Arbeitsweise pumpt die Pumpvorrichtung zwar nur ein einziges Medium, doch hat die Pumpvorrichtung gegenüber bisher bekannten Pumpen den großen Vorteil eines sehr geringen Raumbedarfs,
in Fig.3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung schematisch im Axiallängsschnitt dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel weist zwei Pumpräder 30 und 31 auf, die als Pumpräder üblicher Radialpumpen ausgestaltet sind. Die Pumpräder sind koaxial angeordnet und in einem sie umschließenden Gehäuse 32 mittels Wälzlagern 33, die sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufnehmen können, so drehbar gelagert, daß die Ansaugkanäle 34 bzw. 35 der beiden Pumpräder einander entgegengesetzt jeweils in Achsrichtung verlaufen. Die Rückseiten der Piimpräcler sind einander benachbart und tragen je einen Polkranz. Der Polkran/, des einen Pumprades 30 besteht aus Dauermagneten 36, der Polkranz des anderen Pumpradcs 31 aus Elektromagneten 37. Die Elektromagneten 37 bestehen ihrerseits jeweils aus einem Eisenkern und einer darum gewickelten Spule. Alle Spulen sind über aus Obersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Leitungen mit einer ebenfalls nicht

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uui (,"".11ItIi .IK-UVI »«/I I 11.111UMg gl-IMjp(JU 11. UK .31ClHI vorrichtung ihrerseits ist mit einer Stromquelle verbunden und ermöglicht es, die elektromagnetischen Pole 37 mit hinsichtlich ihrer Frequenz und ihrer Phasenverschiebung gesteuerten Strömen zu beaufschlagen. Die Zuleitung der Ströme zu den Polen muß, da sich das Pumprad 31 relativ zum Gehäuse 32 dreht, über nicht dargestellte Schleifringe erfolgen, die jedoch in der in der Technik üblichen Weise ausgebildet sein können.

Die Pumpräder 30 und 31 fungieren als gegenläufige Polträger und bilden miteinander einen Elektromotor. Mittels dieses Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung ist es möglich, zwei unterschiedliche Medien durch zwei separate Strrmungskanäle zu pumpen uned zu ihren jeweiligen Bestimmungsorten zu fördern. Das Gehäuse 32 weist am Außenuiüifang jedes Pumprades 30 bzw. 31 je eine Auslaufschnekke auf, die einen Teil des Strömungskanals des jeweiligen Pumprades bildet und von der jeweils anderen Auslaufschnecke getrennt ist. Zwischen Gehäuse und Pumprädern sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Dichtungen vorgesehen, die ein Abdichten der Strömungskanäle gegeneinander gewährleisten. Diese Dichtungen können in Abhängigkeit von den zu fördernden Medien in bekannter Weise, beispielsweise als Schleifringdichtungen oder Labyrinthdichtungen ausgebildet sein. Auch dieses AusführüngSuCiSyiC-i ucF ι üiVipvOi i iCniung sicm cm sein kompaktes, raumsparendes Aggregat dar. Wie in dem Ausführiingsbeispiel gemäß F i g. I sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Fördermengen, die von den Pumprädern 30 bzw. 31 gefördert werden, nicht unabhängig voneinander, da die Pumpräder

2> miteinander einen Elektromotor bilden und daher die auf die Pumpräder übertragenen Drehmomente jeweils entgegengesetzt gleich groß sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Pumpvorrichtung mit mindestens zwei koaxial um eine ideelle Drehachse drehbar angeordneten Pump-Rädern, die in mindestens zwei separaten Strömungskanälen angeordnet sind, und von denen jedes mit je einem in radialem Abstand um die Drehachse verteilte Pole tragenden, um die ideelle Drehachse der Pump-Räder drehbaren Polträger-Teil mindestens eines aus mindestens zwei zusammenwirkenden Polträger-Teilen bestehenden Elektromotoren drehfest verbunden ist oder selbst einen Polträger-Teil bildet, wobei die Pole mindestens eines Polträger-Teils jedes Elektromotors als elektromagnetische Pole ausgebildet sind und über elektrische Leitungen mit einer Stromquelle gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pump-Rad (1 bzw. 2) mit je einem weiteren Pump-Rad (2 bzw. 1) durch Zusammenwirken der mit diesen Pump-Rädern verbundenen Polträger-Teile die gegsnläufigen Teile eines abtriebswellenlosen, ausschließlich zum Antrieb der korrespondierenden Pump-Räder dienenden Elektromotors bildet.

2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die elektrischen Leitungen zur Stromzuführung zu den elektromagnetischen Polen eine Steuervorrichtung zur Stromsteuerung eingeschaltet ist.

3. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pump-Räder (1, 2) an einem g.-meinsamen Gehäuse (10) drehbar gelagert sind.

4. Pumpvorrichtung n?.ch mindestens einem der Ansprüche I bis 3, dadurch g -iennzeichnet, daß jedes Pump-Rad (1 bzw. 2) ein koaxial zur ideellen Drehachse angeordnetes Rohr (I' bzw. 2') mit Kreisquerschnitt aufweist, an welchem radial einwärts oder radial auswärts stehende Pump-Flächen (I" bzw. 2") angebracht sind.

5. Pumpvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (I' bzw. 2') jedes Pump-Rades(1 bzw. 2) als Polträger-Teil ausgebildet ist.

6. Pumpvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (I', 2') von einen Elektromotor bildenden, gegenläufigen Pump-Rädern (t, 2) unmittelbar aneinander drehbar gelagert sind.

7. Pumpvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pump-Flächen (1". 2") als Propeller-Flügel ausgebildet sind.

8. Pumpvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pump-Flächen als Schraubenflächen oder Schnekkenflächen ausgebildet sind.

9. Pumpvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (10) einen die Pump-Räder (1, 2) koaxial umschließenden und einen .Strömungskanal (11) mit Kreisringquerschnitt radial außerhalb des Rohrs (2') des äußersten Pump-Rades (2) nach außen begrenzenden kreiszylindrischen Mantel (10") und einen quer zur ideellen Drehachse verlaufenden, mit den Strömungskanälen (8 bzw. 11) der Pump-Räder (1, 2) entsprechenden Strömungskanaldurchlässen (12 bzw. IJ) versehenen Tragteil (10'") aufweist, an welchem die Pump-Räder unmittelbar oder mittelbar drehbar gelagert sind.

10, Pumpvorrichtung nach Anspruch!), dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Mündungen der Strömungskanaldurchlässe (12, 13) des Tragteils (10'") des Gehäuses (10) zum Anschließen von weiterführenden Kanälen ausgebildet sind.

11- Pumpvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuie (10) sowohl am Einlauf der Pumpvorrichtung als auch am Auslauf Anschlüsse zum Anschließen von Leitungen zu bzw. von den einzelnen Strömungskanälen (8, 11) aufweist.

12. Pumpvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pump-Rad (30, 31) als Radialpumprad ausgebildet ist.

13. Pumpvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsende des Strömungskanals eines Pump-Rades mit dem Strömungskanal des benachbarten Pump-Rades über eine Leitung verbunden ist.

14. Pumpvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche I bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (18 bzw. 27) an jeweils einem der zusammenwirkenden, einen Elektromotor bildenden Polträger-Teil als Dauermagnet-Pole ausgebildet sind.

15. Pumpvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den relativ zueinander drehbaren Teilen Dichtungen (21, 22, 23) zur gegenseitigen Abdichtung vorgesehen sind.