DE2559042A1

DE2559042A1 - Magnetisch angetriebene kreiselpumpe

Info

Publication number: DE2559042A1
Application number: DE19752559042
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Honma; Fumio Yamazaki
Original assignee: Nihon Kagaku Kizai KK
Current assignee: Nihon Kagaku Kizai KK
Priority date: 1975-12-30
Filing date: 1975-12-30
Publication date: 1977-07-14

Description

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H. KlNKELDEY W. STOCKMAIR K. SCHUMANN

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P 9991 30. Dezember 1975

Nihon Kagaku Eüzai Xabushiki Kaisha 2-7, Kofune-cho, Nihombashi, Chuo-ku, Tokyo / Japan

Magnetisch angetriebene Kreiselpumpe

Die Erfindung "bezieht sich auf eine magnetisch angetriebene Pumpe und insbesondere auf eine magnetisch angetriebene leistungsstarke Kreiselpumpe, bei welcher die Antriebseinrichtungen und die getriebenen Teile getrennt und unabhängig voneinander angeordnet sind. Dabei beschäftigt sich die Erfindung mit einer solchen magnetisch angetriebenen Kreiselpumpe, bei welcher wegen der Aufhebung der in Axialrichtung erzeugten magnetischen Anziehungskräfte zwischen den angetriebenen und treibenden Einrichtungen kein Axialdruck hervorgerufen wird.

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TELEFON (Ο89) 23 38 Θ2 TELEX Ο5-2938Ο TELESRAMME MONAPAT

Bei herkömmlichen Kreiselpumpen der vorstehend genannten Art sind zylindrische Antriebsmagnete und angetriebene Magnete konzentrisch ineinander angeordnet und dienen zur Übertragung eines Antriebsmomentes von einer Kraftquelle zum Kreiselrad der Pumpe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte magnetisch angetriebene Kreiselpumpe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine magnetisch angetriebene leistungsstarke Kreiselpumpe, welche wenigstens einen an der Drehwelle der Pumpe befestigten angetriebenen Magneten besitzt, der in einem Magnetgehäuse angeordnet ist, um ihn flüssigkeitsdicht vom Pumpengehäuse abzusondern. Ferner besitzt die erfindungsgemäße Kreiselpumpe wenigstens zwei Antriebsmagnete, die an einer mit einer Kraftquelle zu verbindenden Antriebswelle befestigt sind, wobei jeder der angetriebenen Magnete jeweils in den Magnetgehäusen befestigt ist, die sandwichartig zwischen den Antriebsmagneten angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der wenigstens eine angetriebene Magnet einer Behandlung zwecks Hervorrufung einer guten Korrosionsbeständigkeit unterworfen gewesen und bestehen die Magnetgehäuse aus einem korrosionsbeständigen Material oder einem Material, welches im Hinblick auf eine gute Korrosionsbeständigkeit geeignet behandelt wurde. Sind derartige Vorkehrungen im Hinblick auf eine geeignete Korrosionsbeständigkeit getroffen, so ist eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Inneren eines jeden Magnetgehäuses überflüssig.

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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine herkömmliche magnetisch angetriebene Kreiselpumpe,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Kreiselpumpe nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe und

Fig. 4 graphische Schaubilder, welche die Beziehung zwischen einer Magnetkombination und einem dadurch erzielbaren Drehmoment bzw. zwischen einem inter-magnetischen Freiraum und einem durch die Magnete erzielbaren Drehmoment darstellen.

Wie Fig. 1 zu entnehmen, besitzt eine herkömmliche magnetisch angetriebene Kreiselpumpe beispielsweise einen äußeren zylindrischen Magneten 2', der an einem Ende einer Abtriebswelle 7' eines nicht dargestellten Motors befestigt ist und zum Drehen des Magneten 2' der Pumpe dient. Ferner ist ein innerer zylindrischer Magnet V an einem Ende einer Drehwelle 5¹ der Pumpe befestigt, welcher Magnet 1' innerhalb des Magnetens 2¹ befestigt ist. Zwischen diesen beiden Magneten ist ein undurchlässiges Diaphragma angeordnet.

Bei der herkömmlichen magnetisch getriebenen Kreiselpumpe werden die inneren und äußeren Magnete mit Hilfe der vorstehenden Pumpenwelle 5' "bzw. der Motorwelle 7¹ in Umdrehung versetzt, weswegen die Pumpe, insbesondere wegen der vorspringenden Bauweise der Pumpenwelle ziemlich große Abmessungen erhält. Außerdem Schwierigkeiten mit der Verarbeitung oder Herstellung ge-

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eigneter Diaphragmen verbunden.

Bei einer anderen herkömmlichen Pumpe dieser Gattung, welcher ein Antriebsmagnet direkt in die Antriebswelle eines Motors eingelassen ist, ist ein angetriebener Magnet vorgesehen, der direkt im Flügelrad der Pumpe in der Pumpenkammer angeordnet ist. Der Antriebsmagnet versetzt auf magnetische Weise das !Flügelrad in Umdrehungen, was über das Diaphragma in der Pumpenkammer erfolgt. Ein vom Antriebsmagneten auf den angetriebenen Magneten übertragenes Antriebsmomenifc nimmt mit steigender erzeugter magnetischer Anziehung zwischen diesen Magneten zu_T aber eine direkt als Belastung oder Axialdruck einwirkende gesteigerte magnetische Anziehung führt zu Problemen, wie der Verringerung der Lebensdauer der Pumpenraum-Lagerungen, und außerdem zu beträchtlichen Kosten, die durch die Präzision entstehen, die beim Herstellen und Zusammenbauen der Magnete und des Pumpenkörpers entstehen.

Die Pumpe nach der Erfindung unterscheidet sich typmäßig von derartigen herkömmlichen Pumpen und ist frei von den vorstehend geschilderten Nachteilen. So enthält die erfindungsgemäße Pumpe insbesondere eine Antriebseinrichtung, in welcher wenigstens ein angetriebener Permanentmagnet an der Rotationswelle der Pumpe befestigt ist. Ferner ist in der Pumpe eine Antriebseinrichtung vorgesehen, zu welcher wenigstens zwei Antriebs-Permanentmagnete gehören, die an einer ggf. mit einer Kraftquelle zu verbindenden Antriebswelle befestigt sind. Die erwähnte Antriebswelle ist nach der Rotationswelle der Pumpe ausgerichtet und die Antriebswelle sowie die daran befestigten Antriebs-Permanentmagnete sind konzentrisch zur Pumpen-Rotatxonswelle drehbar, wodurch der angetriebene Magnet infolge der magnetischen Anziehungskräfte zwischen den angetriebenen und den antreibenden Magneten in Rotation versetzt wird. Die angetriebenen und antreibenden Einrichtungen sind dabei unabhängig

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und getrennt voneinander angeordnet, wobei charakteristischer Veise der angetriebene Magnet bevorzugt die Form einer Scheibe besitzt und ggf. einer die Korrosionsbeständigkeit steigernden Behandlung unterworfen worden ist. Der angetriebene Magnet ist an einem Ende der Pumpen-Rotationswelle befestigt, während das Pumpen-Kreiselrad am anderen Wellenende befestigt ist. Der angetriebene Magnet ist in einem Magnet gehäuse untergebracht oder flüssigkeitsdicht gegenüber der Pumpenkammer und der freien Atmosphähre angeordnet. Falls es sich, beim antreibenden Magneten um einen solchen handelt, der einer die Korrosionsbeständigkeit steigernden Behandlung unterworfen worden war, und falls das Magnetgehäuse aus einem korrosionsbeständigen Material besteht oder antikorrosiv behandelt worden ist, so kann der derart behandelte angetriebene Magnet auch, in dem korrosionsbeständigen Magnetgehäuse angeordnet sein, ohne daß es erforderlich wäre, eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen der Pumpenkammer und dem Inneren des Magnetgehäuses vorzusehen. Die angetriebenen Magnete haben vorzugsweise die Gestalt einer in ihrem Mittelpunkt mit einer Öffnung versehenen Scheibe.oder eine ringförmige Gestalt. Die Antriebsmagnete sind derart angeordnet, daß die angetriebenen Magnete sandwich.-artig innerhalb der Antriebsmagnete angeordnet sind. Im Diaphragma oder in der Wandung des Magnetgehäuses, in welchem der angetriebene Magnet aufgenommen ist, sind die angetriebenen Magnete sandwich-artig zwischen den antreibenden Magneten angeordnet, was mit anderen Worten heißt, daß diese drei Magneten parallel zueinander angeordnet sind, wobei der angetriebene Magnet im Magnetgehäuse zwischen den Antriebsmagneten gehalten ist. Die Antriebsmagnete sind untereinander mit Hilfe eines Joches verbunden und mit Hilfe einer Vielzahl derartiger Anordnungen aus angetriebenen Magneten und Antriebsmagneten, aus Magnetgehäusen und Jochen ist eine leistungsstarke magnetisch angetriebene Kreiselpumpe herstellbar.

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Der vorzugsweise verwendete scheibenförmige angetriebene Magnet ist ein solcher, der durch Magnetisierung eines geeigneten scheibenförmigen Magnetwerkstoffes oder durch Anordnung magnetischer Teilchen auf der Oberfläche eines geeigneten scheibenförmigen Materials hergestellt worden ist. Der vorzugsweise verwendete ringförmige Antriebsmagnet kann auf vorstehend erläuterte Weise hergestellt sein.

Wie bereits erwähnt, läßt sich die erfindungsgemäße Pumpe derart herstellen, daß in Abhängigkeit von der angestrebten Leistung jede gewünschte oder erforderliche Anzahl von scheibenförmigen angetriebenen Magneten in der bereits erwähnten Sandwich-Anordnung zwischen den ringförmigen Antriebsmagneten angeordnet ist.

Wie Fig. 2 zu entnehmen, ist bei einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe ein korrosionsbeständiger scheibenförmiger angetriebener Magnet 1 in einem Magnetgehäuse 3 aufgenommen, um auf diese Weise den Magneten 1 flüssigkeitsdicht gegenüber einer Pumpenkammer 8 anzuordnen. Der Magnet 1 kann jedoch in dem Magnetgehäuse 3 auch ohne Schutz gegen die Einwirkung einer mit der Pumpe au fördernden chemischen Lösung angeordnet werden, falls der angetriebene Magnet Λ aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff.besteht oder durch geeignete Behandlung korrosionsbeständig gemacht worden ist und falls das Gehäuse 3 aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff besteht oder durch geeignete Behandlung korrosionsbeständig gemacht worden ist. Der angetriebene Magnet \ ist im Magnetgehäuse 3 in Sandwich-Anordnung zwischen ringförmigen Antriebsmagneten 2 angeordnet, die durch ein in der Wandung des Gehäuses 3 angeordnetes Lager gehalten werden. Die Antriebsmagaete 2 sind miteinander an ihrem Umfang durch eine Verbindungs·

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platte 4· oder ein Joch' verbunden, wodurch die günstigsten magnetischen Kräfte zur Erreichung eines auf ein Pumpen-Flügelrad 6 zu übertragendes Antriebsmoment erzielt werden. Eine in Axialrichtung wirkende Beanspruchung oder ein Axialdruck der eingangs bei der herkömmlichen Pumpe geschilderten Art kann bei der erf indungs gemäß en Pumpe dank der Anordnung der Magnete nicht in der Lagerung auftreten, welche den im Magnetgehäuse 3 untergebrachten angetriebenen Magneten 1 halt.

Wie Fig. 5 zu entnehmen, können zwei oder mehr angetriebene Magnete 1, die jeweils in eigenen Magnetgehäusen 3 angeordnet sind, längs der Rotationswelle 5 angeordnet und an letzterer befestigt sein. Dabei ist dann jeder Magnet ft in Sandwich-Anordnung zwischen den Antriebsmagneten 2 angeordnet, welche an der Abtreibs- oder Antriebswelle 7 eines nicht dargestellten Motors derart befestigt sind, daß sie nicht mit dem Pumpenkörper in Berührung gelangen.

Werden die ringförmigen Antriebsmagnete 2 mit Hilfe des Motors unter Verwendung einer Verbindungsplatte oder eines Jochs in Rotation versetzt, so rufen die Magnete 2 eine synchrone Rotation der scheibenförmigen angetriebenen Magnete 1 hervor, die jeweils in ihren Magnetgehäusen 3 angeordnet sind. Der Antrieb der scheibenförmigen angetriebenen Magnete 1 erfolgt mit Hilfe magnetischer Kräfte und da die Antriebsmagnete 1 an der Pumpen-Rotationswelle 5 befestigt sind, die an ihrem einen Ende das Pumpen-Flügelrad 6 trägt, wie in Fig. 3 dargestellt, wird auch das Flügelrad 6 mit den angetriebenen Magneten Λ in Rotation versetzt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht die das Antriebsmoment übertragende Einrichtung im wesentlichen aus

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wenigstens einem in dem Hagnetgehäuse angeordneten und an der Pumpen-Eotationswelle befestigten angetriebenen Magneten sowie aus wenigstens zwei Antriebsmagneten, die an der Motorwelle befestigt und untereinander mit Hilfe eines Verbindungs joch.es verbunden sind, wobei jeder angetriebene Magnet in seinem Magnetgehäuse in Sandwich-Anordnung zwischen den Antriebsmagneten aufgenommen ist, wodurch die momentübertragende Einrichtung flüssigköi-tsdicht abgeschlossen oder unabhängig von der Pumpenkammer ausgebildet ist, was die Gefahr eines korrosiven Angriffes auf die Magneteinrichtung durch zu fördernde korrodierende Flüssigkeiten ausschließt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die das Antriebsmoment übertragende Einrichtun&i"von der erstgenannten Ausführungsform der Erfindung dahingehend verschieden ausgebildet sein, daß das Magnetgehäuse aus einem korrosionsbeständigen Material besteht oder durch geeignete Behandlung korrosionsbeständig gemacht worden ist und daß wenigstens ein angetriebener Magnet durch geeignete Behandlung korrosionsbeständig gemacht worden ist, wodurch die momentübertragende Einrichtung die Möglichkeit besitzt, von der Pumpenkammer abgesondert zu werden, ohne daß es erforderlich wäre, eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen der Pumpenkammer und der genannten Einrichtung vorzusehen. Wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit werden im letztgenannten Fall weder das-Magnet— gehäuse noch der wenigstens eine angetriebene Magnet korrodiert, selbst wenn eine korrodierende Lösung infolge einer Undichtigkeit aus der Pumpenkammer in das Magnetgehäuse eindringen sollte. Demzufolge besitzen die erfindungsgemäßen Pumpen eine längere Lebensdauer.

Wie bereits erwähnt, besteht die momentübertragende Einrichtung

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nach der Erfindung im wesentlichen aus einem oder mehreren angetriebenen Magneten, die jeweils in dem Magnetgehäuse angeordnet sind, und wenigstens 2 Antriebsmagneten, wobei jeder der in dem Magnetgehäuse untergebrachten angetriebenen Magnete zwischen dem Antriebsmagneten gehalten ist, wodurch eine höchst wirkungsvolle Nutzbarmachung der die magnetische Anziehungskraft hervorrufenden Flächen der Antriebsmagnete und der angetriebenen Magnete ermöglicht ist, was seinerseits dazu führt, daß größt mögliche Drehmomente erzielt werden· Dieser Sachverhalt ist in Fig. 4- verdeutlicht, in welcher die Beziehungen zwischen einem Satz aus angetriebenen und antreibenden Magneten und einen dabei erzielten Antriebsmoment dargestellt sind.

In Fig.,4 veranschaulicht die Kurve (a) die Beziehungen zwischen einer ein Antriebsmoment übertragenden Einrichtung (im folgenden auch "Momenteinrichtung" genannt), welche einen angetriebenen Magneten 1 und in einem gewissen Abstand davon einen Antriebsmagneten 2 umfaßt, und einen dadurch erzielten Antriebsmoment. Eine zweite Kurve (b) veranschaulicht die Beziehung zwischen einer Momenteinrichtung, die einen angetriebenen Magneten 1 und in einem gewissen Abstand dazu zwei Antriebsmagnete 2 umfaßt, und einem dabei erzielten Antriebsmoment. In einer dritten Kurve (c) sind die Beziehungen zwischen einer Momenteinrichtung, bestehend aus einem angetriebenen Magneten Λ und zwei Antriebsmagneten 2 und dem dabei erzielbaren Antriebsmoment dargestellt, wobei bei der letztgenannten Momenteinrichtung der angetriebene Magnet 1 in Sandwich-Anordnung in einem gewissen Abstand zwischen den beiden Antriebsmagneten angeordnet ist. Mit anderen Worten zeigt Fig. 4 die Beziehung zwischen der Anzahl, der Art und Weise der Anordnung und ds;« Abstand zwischen den angetriebenen und Antriebsmagneteü sowie dem jeweils ersielten Antriebsmoment.

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Wie aus einer vergleichenden Betrachtung der drei Kurven hervorgeht, gibt die Kurve (c) im allgemeinen Antriebsmomente wieder, welche mehr als zweimal so groß sind wie die durch die Kurve (a) dargestellten Momente. Demgegenüber entspricht die Kurve (b) im allgemeinen weit niedrigeren Antriebsmomenten als den durch die Kurve (c) dargestellten Momenten, wobei sich die geringeren Werte gemäß Kurve (b) als Folge einer unterschiedlichen Magnetanordnung ergeben, da die für die Ermittlung der Kurve (b) und die für die Ermittlung der Kurve (c) verwendeten Magnete nach Art und Anzahl übereinstimmen. Die beiden Kurvenzüge (b) und (c) machen deutlich, daß die erzielbaren Momente stark von der gewählten Art und Weise der Anordnung abhängen.

Srf indungsgemäß kann die das Antriebsmoment übertragende Einrichtung (d.h. die Momenteinrichtung) gemäß £ig. 2 als einteiliger Bausatz hergestellt werden, während die Momenteinrichtung gemäß Pig. $ als zweiteilige Anordnung hergestellt werden kann. Entsprechend können dreitilige oder mehrteilige Anordnungen hergestellt werden, um die angestrebten Momente zu erreichen,

Der angetriebene Magnet oder die verwendeten Magnete können durch eine Behandlung korrosionsbeständig gemacht werden, die eine Beschichtung mit einem Kunstharz umfaßt, wie mit einem ABS (Acrylnitril-Butadien-StyTol)-Terpolymerisat oder -polypropylen. Stattdessen können die Magnete jedoch auch mit einem geeigneten unmagnetischen rostfreien Stahlblech mit einer Stärke von beispielsweise 0,5 mm beschichtet werden. Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Magnetgehäuse kösnea aus einem unmagnetisehen Werkstoff, wie einem Kunstharz oder einem geeigneten unmagnetisehen rostfreien Stahl bestehen können in der vorstehend - erläuterten Weise beschichtet Derartige Maßnahmen, die die Korrosionsbeständigkeit

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der behandelten Werkstoffe erhöhen, werden vorzugsweise den Eigenschaften der mit der Pumpe zu fördernden Flüssigkeiten angepaßt.

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Claims

Patentansprüche

1Magnetisch angetriebene Kreiselpumpe mit wenigstens einem an der Drehwelle der Pumpe angeordneten angetriebenen Magneten und wenigstens einem an einer mit einer Kraftquelle verbindbaren Antriebswelle angeordneten Antriebsmagneten, wobei die Antriebswelle so konzentrisch mit der Drehwelle der Pumpe in Umdrehung versetzbar ist, daß der angetriebene Magnet infolge magnetischer Anziehungskräfte zwischen den treibenden und getriebenen Magneten in Umdrehungen versetzbar ist, und wobei der wenigstens eine Antriebsmagnet getrennt und unabhängig von dem wenigstens einen angetriebenen Magneten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der angetriebene Magnet (1) die Gestalt einer Scheibe besitzt und an einem Ende der Pumpendrehwelle (5) angeordnet ist, während das Flügelrad (6) der Pumpe am anderen Ende der Pumpenwelle befestigt ist, daß der angetriebene Magnet in einer flüssigkeitsdicht von der Pumpenkammer (8) absonderbaren Magnetgehäuse (3) untergebracht ist, daß wenigstens zwei Antriebsmagnete (2) mit ringförmiger Gestalt vorgesehen und so angeordnet sind, daß jeder der in den Magnetgehäusen angeordnete angetriebene Magnet (1) in Sandwich-Anordnung zwischen den Antriebsmagneten aufgenommen ist, und daß die Antriebsmagnete derart an ihren Umfangen mit Hilfe einer Verbindungsplatte (4) miteinander verbunden sind, daß bei Betrieb der Pumpe ein leistungskräftiges Antriebsmoment auf das Flügelrad der Pumpe übertragbar ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

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net, daß der wenigstens eine angetriebene Magnet (1) mit Hilfe einer geeigneten Behandlung korrosionsbeständig gemacht worden ist und daß die Magnetgehäuse (3) jeweils aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff bestehen oder dank einer geeigneten Behandlung korrosionsbeständig gemacht worden sind, so daß auf eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen der Pumpenkammer (8) und dem Inneren eines jeden Magnetgehauses verzichtet werden kann.

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