DE9100515U1

DE9100515U1 - Magnetgekuppelte Kreiselpumpe

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Publication number: DE9100515U1
Application number: DE9100515U
Authority: DE
Original assignee: Rheinhuette & Co 6200 Wiesbaden De GmbH
Current assignee: Rheinhuette & Co 6200 Wiesbaden De GmbH
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1991-01-17
Publication date: 1991-04-04
Anticipated expiration: 2001-01-18

Description

RHEINHÜTTE GmbH I Co.
D-6200 Wiesbaden
14.01 .1991

Magnetge kuppe Lte Krei seipumpe

Die Erfindung betrifft eine Magnetkupp I ungspumpe, welche einen äußeren Antriebsteil mit einem motorisch antreibbaren Außenmagnetträger und einen damit magnetisch gekoppelten inneren Antriebsteil mit einem an einer Pumpenwelle angeordneten Innenmagnettrager und dazwischen einen den Pumpenraum hermetisch gegenüber dem äußeren Antriebsteil abkapselnden Spalttopf aus antimagnetischem Werkstoff aufweist.

Ein Kreiselpumpen-Aggregat mit Antrieb über eine Magnetkupplung ist beispielsweise aus der DE-PS 28 40 137 bekannt. Bei diesem ist auf einer Pumpenwelle ein Innenmagnetträger innerhalb eines die Pumpe antriebsseitig abkapselnden Spalttopfes angeordnet, wobei ein die Pumpenwelle abschnittsweise umfassender Lagerträger am Pumpengehäuse befestigt ist und ein zur Magnetkupplung gehörender Außenmagnetträger den Spalttopf außen umfaßt. Bei diesem bekannten Aggregat ist der Spalttopf ein mehrteilig zusammengesetztes Bauteil mit einem dünnwandigen zylindrischen Teil, welcher an einem Ende mit einem massiven BefestigungsfL ansch und am anderen Ende mit einem

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ebenfalls massiven Boden verbunden ist.

Nachteilig bei dieser Ausführung ist die Zusammensetzung des Spalttopfes aus unterschiedlichen Bauteilen mit extrem unterschiedlichen Materia Idicken sowie deren Verbindungen durch Schweißnähte. Weil der Spalttopf sowohl statischen als auch dynamischen Belastungen durch wechselnde Druckdifferenzen seines Innenraumes gegenüber der Außenseite ausgesetzt ist, sind die Verbindungsstellen zwischen massiven Teilen, wie Befestigungsf I ansch und Boden und der vergleichsweise dünnen Zylinderwand in erheblichem Maße ermüdungs- bzw. bruchgefährdet, insbesondere wegen unterschiedlicher Kornausbildung im Bereich der Schweißnähte.

Weil Pumpenaggregate mit Magnetkupp I ungsantrieben zur Förderung von speziellen Medien der chemischen Industrie eingesetzt werden, die unter keinen Umständen Leckagen erleiden dürfen, wurde bereits aufgrund der vorgenannten Schwierigkeiten und Risiken mehrstückig zusammengesetzter Spalttöpfe bei einigen Firmen der chemischen Industrie eine Vorschrift erstellt, wonach Schweißnähte an Spalttöpfen genauestens untersucht und dabei insbesondere Längsnähte röntgenoIogisch auf Fehlerstellen geprüft werden müssen. Dennoch sind aus unterschiedlichen Bauteilen bestehende und mit unterschiedlichen Wanddicken zusammengesetzte Spalttöpfe nach längerer Zeit und häufigen dynamischen Belastungen nicht mit letzter Sicherheit betriebssicher. Dies umsomehr, weil zur Vermeidung von Übertragungsverlusten beim

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Magnetantrieb das MateriaL der &zgr;yLindrischen Wand eines Spa Ltrohrtopf es mögLichst dünn und die Abstandstoleranzen gegenüber den sich reLativ zum Spa Ltrohrtopf drehenden Magnetträgern vergLeichsweise klein, beispieLsweise in der Größenordnung von etwa einem MiLLimeter sein soLLen.

Aus der europäischen Patentanmeldung 0 268 015 ist eine weitere Pumpe mit MagnetkuppLungsantrieb bekannt. Aus der Beschreibung (Seite 3, SpaLte 4, Zeilen 20 29) geht hervor, daß die zur Drehachse konzentrisch angeordneten Spa 11topf wände pumpenseitig mit einem sie umschließenden und von der Drehachse weggerichteten VerbindungsfL a nsch mechanisch fest und dicht verbunden sind. Dies kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung erfolgen, die auch am Kopf des Spalttopfes vorgesehen ist. In der Figur 1 dieser Veröffentlichung ist weiterhin eine Magnet kupp Iungspumpe nach dem Stand der Technik gezeigt, bei der ebenfalls der Spalttopf aus einem massiven Befestigungsflansch, einem dünnwandigen, zylindrischen Teil und einem massiven Deckel besteht. Offensichtlich handelt es sich bei diesen Ausführungen um die am weitesten verbreitete, übliche Bauart von Spa 11topf en.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnet kupp Iungspumpe der im Oberbegriff des ersten Anspruchs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Spalttopf unter Vermeidung jeglicher Risiken bezüglich Leckage- oder Bruchgefährdung extremen Sicherheitsanforderungen, insbesondere bei

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Langdauerndem Betrieb mit dynamischen Belastungen genügt. Ferner sollen durch ein Höchstmaß an Präzision ein Minimum an Leistungsverlusten beim Magnetantrieb und möglichst günstige Einbau- und Montageverhältnisse gewährleistet werden.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß der Spalttopf ein einstückig aus einheitlichem Werkstoff ausgebildeter Hohlkörper mit einer im wesentlichen zyIinderförmigen Wandung ist, deren eines Ende einen Boden und deren anderes Ende einen radial nach außen auskragenden Befestigungsflansch aufweist. Mit Vorteil wird durch eine einstückige Ausbildung aus einheitlichem Werkstoff sichergestellt, daß keine Schweißnähte oder anderen Verbindungen dieses Bauteils erforderlich sind und folglich eine Bruchgefährdung an diesen Teilen vermieden wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Spalttopf ein mittels spanloser Formgebung hergestelltes Werkstück, beispielsweise ein Tief&zgr;iehtei I , Drückteil, Gußteil oder Spritzgußteil mit vorzugsweise allseitig gleicher Wanddicke ist. Hierdurch werden mit Vorteil Material- und Gefügespannungen, wie sie an übergängen zwischen Teilen unterschiedlicher Wanddicken entstehen, sicher vermieden, und zudem wird ein Höchstmaß an Präzision bei der Fertigung des Spalttopfes erreicht.

Mit Vorteil sieht dabei eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Spalttopf spannungsfrei,

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vorzugsweise thermisch vergütet ist.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Spalttopf aus antimagnetischen duktilen, vergleichsweise höhere Festigkeitseigenschaften aufweisenden Werkstoffen wie V4A, Hastelloy C, Titan oder Titanlegierungen etc. mit Wanddicken zwischen 0,8 mm und 1,5 mm, vorzugsweise 1 mm, besteht. Es sollen aber auch andere geeignete Werkstoffe, z. B. Kunststoffe wie PFA und andere, fallweise armierte Kunststoffe, zur Herstellung des Spalttopfes nicht ausgeschlossen sein.

Darüberhinaus ist nach der Erfindung auch vorgesehen, daß der Boden eines Spalttopfes mit Einbuchtungen bzw. Sicken ausgebildet ist und diese mit unterschiedlichen Konfigurationen, beispielsweise von einem zentralen Bereich des Bodens ausgehend radial nach außen symmetrisch oder unsymmetrisch verlaufend, ausgebildet und angeordnet sind. Durch diese Sicken oder Einbuchtungen wird im Raum zwischen dem rotierenden Innenmagnetträger und dem feststehenden, durch die Sicken verengten Bodenbereich des Spalttopfes die Ausbildung von DraI Ierscheinungen im Fördermedium verhindert. Andererseits werden Ablagerungen spezifisch leichterer oder schwererer Medien bzw. von Schmut&zgr;teiIchen verhindert, indem durch Turbulenz eine Durchmischung mitgeführter medienfremder Teilchen mit dem Fördermedium erreicht wird.

Eine Weiterbildung im Rahmen der Erfindung sieht vor, daß sowohl der Boden als auch der Flansch unter

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stetiger Krümmung mit einem Radius (R) in die zyLinderförmige Wandung des SpaLttopfes übergehen und der Boden eine konvex-elliptoidische Raumform aufweist. Andererseits kann der Boden aber auch eine konkave Ausbildung seiner Raumform aufweisen. Ein entsprechend großer Radius im Übergangsbereich der Wandungen verhindert bei beiden Raumformen auf sichere und einfache Art Kerbwirkungen und Materia Lermüdungen.

Um eine noch größere Sicherheit zu erreichen, ist auch vorgesehen, daß der Flansch zwischen einem Fußring und einem Spannring gehalten ist und zumindest der Spannring im übergangsbereich der Wandung des Spalttopfes zum Flansch mit einem der Krümmung formschlüssig angepaßten Formbereich ausgebildet ist. Vorzugsweise kann auch der Fußring mit einem an die Krümmung formschlüssig angepaßten Formbereich ausgebildet sein.

Die Erfindung wird in schematischen Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsf&ogr;rm gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind.

Es zeigen:

Figur 1 eine Magnetkupplungspumpe im Schnitt einer die Antriebs- und Pumpenwelle schneidenden Ebene,

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Figur 2 einen Spalttopf, ebenfalls im Schnitt einer dessen Mittelachse schneidenden Ebene,

Figur 3 einen SpaLttopf, ebenfalls im Schnitt entlang seiner Mittelachse, mit einem anders geformten Boden.

Die in Figur 1 dargestellte Magnetkupp Iungspumpe weist einen äußeren Antriebsteil mit einem motorisch antreibbaren Außenmagnetträger (11) und einen damit magnetisch gekoppelten inneren Antriebsteil mit einem an der Pumpenwelle (13) angeordneten Innenmagnetträger (12) auf. Zwischen diesen ist ein den Pumpenraum (14) hermetisch gegenüber dem äußeren Antriebsteil abkapselnder Spalttopf (1) aus antimagnetischem Werkstoff angeordnet. Im Pumpengehäuse (15) rotiert ein an der Pumpenwelle (13) angeordnetes Laufrad (22) und fördert das Fördermedium in einen spiralförmig ausgebildeten Diffusor (23). Das Pumpengehäuse (15) ist mit einem Deckel (20) verschlossen. Dieser ist an seiner Oberseite als Fußring (7) zur Aufnahme des Flansches (4) des Spalttopfes (1) ausgebildet. Zwischen dem Flansch (4) und dem Fußring (7) ist eine Dichtung (23) angeordnet. Der Flansch (4) ist mittels Spannring (8) und Spannschrauben (24) mit dem Deckel (20) verschraubt und mediendicht verbunden. Der Deckel (20) weist weiterhin einen Lagerträger (21) auf, in dem ein Gleitlager für die Pumpenwelle (13) angeordnet ist. An der Pumpenwelle (13) ist der I nnenmagne11räger (12) befestigt. Innenmagnettrager (12) und

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Außenmagnetträger (11) sind durch die Wirkung ihrer den SpaLttopf (1) durchdringenden Magnetfelder motorisch gekoppelt. Infolgedessen wird der Innenmagnetträger vom Außenmagnetträger (11) bei dessen Rotation angetrieben. Der Außenmagnetträger (11) ist seinerseits an der Antriebswelle (16) drehstarr befestigt. Dem Pumpengehäuse (15) ist ein Aufsatz (18) mit einer daran angeformten Laterne (17) zugeordnet, worin die Lagerung (19) für die Antriebswelle (16) untergebracht ist.

Figur 2 zeigt Einzelheiten des Spalttopfes (1), der erfindungsgemäß einstückig aus einheitlichem Werkstoff hergestellt ist und eine im wesentlichen zy I inderförmige Wandung (2) besitzt, wobei das eine Ende mit einem Boden (3) verschlossen ist und das andere Ende einen radial nach außen auskragenden Befestigungsflansch (4) aufweist.

Der Spalttopf (1) kann ein mittels spanloser Formgebung hergestelltes Werkstück, beispielsweise ein Tiefziehteil, Drückteil, Gußteil, Spritzgußteil oder Kunststoff- FormteiI sein. Vorzugsweise ist der Spalttopf (1) mit allseitig gleicher Wanddicke (d) von etwa einem Millimeter ausgebildet. Zur Beseitigung von fertigungsbedingten Materia I spannungen ist ein Spalttopf (1) aus Metall spannungsfrei, vorzusweise thermisch vergütet. Der Boden (3) des Spalttopfes (1) weist vorteilhaft Einbuchtungen (5) bzw. Sicken auf. Diese können mit unterschiedlichen Konfigurationen, beispielsweise von einem zentralen Bereich (6) des Bodens (3) ausgehend und radial nach außen verlaufend,

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ausgebildet und angeordnet sein. Die Sicken verhindern im mediengefüLL ten Raum (25) des Bodens (3) die Ausbildung von Drall und sorgen durch örtliche Turbulenz dafür, daß sich FremdteiLchen oder Gasblasen etc. in diesem Raum nicht festsetzen können, weil sie mit dem Fördermedium homogen vermischt und abgeführt werden.

Die Figuren 2 und 3 zeigen, daß sowohl der Boden (3) als auch der Flansch (4) mit stetigen Krümmungsradien (R) in die zyIinderförmige Wandung (2) des Spalttopfes (1) übergehen. Der Boden (3) hat gemäß Ausführungsbeis&rgr;ieI in Fig. 2 eine konvexelliptoidische Raumform; damit besitzt er ein optimales Widerstandsmoment gegen statische oder dynamische Belastungen. Entsprechend einer anderen zweckmäßigen Ausführung nach Fig. 3 kann der Boden (3') des Spalttopfes (1) aber auch eine von außen nach innen konkav verlaufende Formgebung aufweisen. Mit dieser ergibt sich beim Boden (3') ebenfalls ein hohes Widerstandsmoment gegen anstehende Druckbelastungen unter Vermeidung von Materialermüdungen auch bei häufigen Wechseldruckbelastungen.

Die Darstellungen der Figuren 2 und 3 zeigen weiter, daß der Flansch (4) zwischen dem Fußring (7) und dem Spannring (8) gehalten ist, wobei der Spannring (8) im Übergangsbereich der Wandung (2) des Spalttopfes (1) zum Flansch (4) mit einem dem Krümmungsradius (R) formschlüssig angepaßten Formbereich (9) ausgebildet ist. Hierdurch wird der Übergangsbereich bei Wechse I druckbeanspruchungen ideal abgestützt und vor

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Ermüdungsbruch geschützt. Aus Sicherheitsgründen kann da rüberhinaus auch der Fußring (7) mit einem an den Krümmungsradius (R) f&ogr;rmschLüssig angepaßten Formbereich (10) ausgebildet sein.

Claims

14.01.1991 - 11 - 93449 Ansprüche

1. MagnetkuppLungspumpe, welche einen äußeren AntriebsteiL mit einem motorisch antreibbaren Außenmagnetträger und einen mit diesem magnetisch gekoppelten inneren AntriebsteiL mit einem an einer PumpenwelLe angeordneten Innenmagnettrager und dazwischen einen den Pumpenraum hermetisch gegenüber dem äußeren AntriebsteiL abkapselnden SpaLttopf aus antimagnetischem Werkstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der SpaLttopf (1) ein einstückig aus einheitlichem Werkstoff ausgebildeter Hohlkörper mit einer im wesentlichen zylinderförmigen Wandung (2 ) ist, deren eines Ende einen Boden (3) und deren anderes Ende einen radiaL nach außen auskragenden .Befest igungsflansch (4) aufweist.

2. MagnetkuppLungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der SpaLttopf (1) ein mittels spanloser Formgebung hergestelltes Werkstück, beispielsweise ein TiefziehteiL, Drückteil, Gußteil, Spritzgußteil oder Kunstst&ogr;ff- Formtei I mit vorzugsweise aLLseitig gleicher Wanddicke ist.

3. Magnetkupp Lungspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der SpaLttopf (1) spannungsfrei, vorzugsweise thermisch vergütet ist.

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4. MagnetkuppLungspumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der SpaLttopf (1) aus antimagnetise hen, duktiLen, vergLeichweise höhere Festigkeitseigenschaften aufweisenden Werkstoffen wie V4A, HasteLLoy C, Titan oder Titan L egierungen u. a. mit Wanddicken zwischen 0,8 mm und 1,5 mm, vorzugsweise 1 mm, besteht.

5. MagnetkuppLungspumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (3) eine konvex-elLiptoidische Raumform aufweist, und daß er mit Einbuchtungen (5) bzw. Sicken ausgebiLdet ist und diese mit unterschied Lichen Konfigurationen, beispieLsweise von einem zentralen Bereich (6) des Bodens (3) ausgehend, radial nach außen verlaufend ausgebiLdet und angeordnet sind. (Fig. 2) .

6. MagnetkuppLungspumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (3') eine von außen nach innen konkav verlaufende Formgebung aufweist. (Fig. 3).

7. Magnetkupplungspumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Boden (3) bzw. (3') als auch der Flansch (4) mit stetigen Krümmungsradien (R) in die zy I inderförmige Wandung (2) des Spalttopfes (1) übergehen.

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8. Magnetkupp Lung&xgr; pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) zwischen einem Fußring (7) und einem Spannring (8) gehalten ist und zumindest der Spannring (8) im Übergangsbereich der Wandung (2) des Spalttopfes (1) zum Flansch (4) mit einem dem Krümmungsradius (R) formschlüssig angepaßten Formbereich (9) ausgebildet ist.

9. Magnetkupp Iungspumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Fußring (7) mit einem dem Krümmungsradius (R) formschlüssig angepaßten Formbereich (10) ausgebildet ist.