WO2025016803A1

WO2025016803A1 - Pumpenanordnung

Info

Publication number: WO2025016803A1
Application number: PCT/EP2024/069330
Authority: WO
Inventors: Lukas Buthmann
Original assignee: KSB SE & Co. KGaA
Priority date: 2023-07-19
Filing date: 2024-07-09
Publication date: 2025-01-23
Also published as: DE102023119073A1

Abstract

Pumpenanordnung Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung (1), insbesondere Magnetkupplungspum- penanordnung, mit einem von einem Pumpengehäuse (2) der Pumpenanordnung (1) gebildeten Innenraum (11), einem Spalttopf (10), der eine von ihm umschlossene Kam- mer (12) hermetisch gegenüber dem vom Pumpengehäuse (2) gebildeten Innenraum (11) abdichtet, einem am Spalttopf (10) ausgebildeten Anschlussflansch (27) zur Befes- tigung am Pumpengehäuse (2) oder an einem dem Pumpengehäuse (2) zugeordneten Bauteil, insbesondere Gehäusedeckel (4), einer um eine Drehachse (A) drehbar an- treibbaren Laufradwelle (13), einem an einem Ende der Laufradwelle (13) angeordneten Laufrad (16), einem an dem anderen Ende der Laufradwelle (13) angeordneten Innen- rotor (17) und einem mit dem Innenrotor (17) zusammenwirkenden Außenrotor (24). Der Anschlussflansch (27) weist einen Anlaufschutz (35) auf. Veröffentlichung mit Fig. 1

Description

KSB SE & Co. KGaA 67227 Frankenthal

Beschreibung

Pumpenanordnung

Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung, insbesondere Magnetkupplungspumpenanordnung, mit einem von einem Pumpengehäuse der Pumpenanordnung gebildeten Innenraum, einem Spalttopf, der eine von ihm umschlossene Kammer hermetisch gegenüber dem vom Pumpengehäuse gebildeten Innenraum abdichtet, einem am Spalttopf ausgebildeten Anschlussflansch zur Befestigung am Pumpengehäuse oder an einem dem Pumpengehäuse zugeordneten Bauteil, insbesondere Gehäusedeckel, einer um eine Drehachse drehbar antreibbaren Laufradwelle, einem an einem Ende der Laufradwelle angeordneten Laufrad, einem an dem anderen Ende der Laufradwelle angeordneten Innenrotor und einem mit dem Innenrotor zusammenwirkenden Außenrotor.

Eine Magnetkupplungspumpe, auch als Magnetantriebspumpe oder magnetisch gekuppelte Pumpe bezeichnet, ist eine Kreiselpumpe, bei der die erforderliche Antriebsleistung der Pumpe magnetisch übertragen wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Pumpen, bei denen eine direkte mechanische Verbindung zwischen Motor und Pumpe besteht, verwendet eine Magnetkupplungspumpe eine magnetische Kopplung, um die Bewegung vom Motor auf die Pumpe zu übertragen.

Die Magnetkupplung besteht aus zwei magnetischen Rotorbaugruppen, die durch ein Gehäuse voneinander getrennt sind. Eine Rotorbaugruppe ist mit dem Motor verbunden, während die andere Rotorbaugruppe mit der Pumpe verbunden ist. Die beiden Rotorbaugruppen sind mit Magneten ausgestattet, die sich gegenseitig anziehen und somit die Drehbewegung übertragen. Durch das magnetische Feld können die beiden Rotorbaugruppen miteinander rotieren, ohne dass eine mechanische Verbindung besteht. Der Vorteil einer Magnetkupplungspumpe besteht darin, dass eine vollständig statische Abdichtung zu dem zu fördernden Medium besteht. Da es keine direkte mechanische Verbindung von Pumpenwelle zur Motorwelle gibt, können Flüssigkeiten oder Gase nicht durch potentielle Leckagen an dynamisch abgedichteten Stellen in die Umgebung gelangen. Dies macht Magnetkupplungspumpen ideal für den Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen, bei denen eine hohe Zuverlässigkeit und chemische Beständigkeit erforderlich sind.

Eine derartige Pumpenanordnung ist aus der DE 10 2004 003 400 A1 bekannt, die zum Vergrößern des Anwendungsbereiches einen Antriebsrotor aufweist, der als ein Gleichteil für äußere Antriebselemente ausgebildet ist. Dadurch ist aber eine Vergrößerung des Anwendungsbereiches nur bis zu einem bestimmten Grad möglich. Ab einer gewissen Baugröße ist eine Anpassung der Rotorgröße unvermeidlich.

Aus der EP 0814268 A1 ist ein modularer Bausatz zur Herstellung von Pumpen bekannt, der die Möglichkeiten bieten soll, Pumpen nach Anwendungsbedarf beliebig aus wenigen Bauelementen zu produzieren. Die vorgeschlagene Lösung lässt jedoch nur den Austausch von Bauteilen zu, die einer einzigen Baugröße zugeordnet sind.

Die DE 10 2014 214 929 A1 beschreibt eine Magnetkupplungspumpe, bei der zwei stationäre Gleitringdichtungen eingesetzt werden. Somit gehen von den stationären Federelementen keine Vibrationen aus, wodurch sich die Standzeit und die Dichtwirkung der Gleitringdichtung erhöht.

Die DE 10 2013 208 460 A1 zeigt eine Positionierung einer Axiallageranordnung in einer Magnetkupplungspumpe, bei der die Schmierung der Lageranordnung verbessert und die wirkenden Radiallagerkräfte reduziert sind.

In der DE 10 2013 007 849 A1 ist ein Hilfslaufrad offenbart, welches am Innenrotor einer Magnetkupplungspumpe angeordnet ist. Dieses erzeugt im Betrieb einen Zwangsumlauf einer Schmierstoffströmung, die insbesondere die Lageranordnung schmiert und darüber hinaus die durch Wirbelstromverluste erzeugte Wärme aus dem Spalttopfbereich abführt. Ein Wälzlagerschaden am Außenrotor der Magnetkupplung kann zu einem Durchschlagen des Spalttopfes führen und dadurch zu einem erheblichen Schaden der Pumpenanordnung.

Bei bisherigen Lösungen zur Schadensbegrenzung werden teilweise zusätzliche Adapterstücke als Anlaufschutz verwendet oder ein Anlaufschutz an Gehäuseteilen angefügt. Dies ist mit einem erheblichen Montageaufwand verbunden und führt zu zusätzlichen Dichtstellen, die wiederum eine Schwachstelle darstellen können.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Pumpenanordnung, insbesondere Magnetkupplungspumpenanordnung, mit einem Anlaufschutz bereitzustellen, der ohne zusätzlichen Montageaufwand und ohne weitere Dichtstellen realisiert werden kann. Der Anlaufschutz soll das Durchschlagen oder Durchschleifen des Spalttopfes im Falle eines Wälzlagerschadens wirksam verhindern können. Weiterhin soll sich der Anlaufschutz durch eine kompakte und integrierte Bauform auszeichnen. Der Anlaufschutz soll einfach und kostengünstig realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Pumpenanordnung, insbesondere Magnetkupplungspumpenanordnung, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Varianten sind den nebengeordneten Hauptansprüchen, den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß weist der Anschlussflansch des Spalttopfes einen Anlaufschutz auf.

Dabei ist der Anlaufschutz vorzugsweise integraler und kompakter Bestandteil des Anschlussflansches.

Idealerweise ist der Spalttopf zusammen mit dem Anschlussflansch und mit dem Anlaufschutz in einer einstückigen Struktur ausgebildet. Durch die einstückige Struktur wird ein einziges Bauteil realisiert, wodurch der Montageaufwand deutlich reduziert gestaltet ist und gleichzeitig zusätzliche Dichtstellen vermieden sind. Vorteilhafterweise sind der Anlaufschutz zusammen mit dem Anschlussflansch und dem Spalttopf generativ gefertigt und somit durch einen generativen Fertigungsprozess gemeinsam zusammenhängend ausgebildet. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer sonst üblichen und separaten Schweiß- und/oder Klebeverbindung. In diesem Fall sind der Anlaufschutz, der Anschlussflansch und der Spalttopf von Anfang an als einstückige Struktur ausgelegt und hergestellt. Das bedeutet, dass der Anlaufschutz, der Anschlussflansch und der Spalttopf bereits in ihrer endgültigen Form und Position miteinander verbunden sind.

Im Fall eines generativen Fertigungsprozesses, wie beispielsweise dem selektiven Laserschmelzen, werden der Spalttopf, der Anschlussflansch und der Anlaufschutz schichtweise aufgebaut. Hierbei werden der Anlaufschutz, der Anschlussflansch und der Spalttopf als eine einzige Struktur gedruckt. Der Anlaufschutz, der Anschlussflansch und der Spalttopf sind somit bereits während des „Druckprozesses“ miteinander verbunden und bilden eine einstückige Struktur.

Im Gegensatz zu Verfahren wie Schweißen, Kleben oder andere Verbindungstechniken, bezieht sich die Ausführung als einstückige Struktur darauf, dass der Anlaufschutz, der Anschlussflansch und der Spalttopf von Anfang an als ein zusammenhängendes Bauteil und als eine einzige Einheit gestaltet sowie hergestellt werden. In einer einstückigen Struktur sind der Spalttopf, der Anschlussflansch und der Anlaufschutz nicht getrennt o- der separat, sondern bilden eine durchgehende, ungeteilte Struktur.

Beispielsweise bilden der Spalttopf mit Anschlussflansch und Anlaufschutz eine monolithische Konstruktion. Der Begriff monolithisch bezieht sich darauf, dass der Anlaufschutz, der Anschlussflansch und der Spalttopf aus einem einzigen Stück bestehen, ohne dass sie als separate Teile zusammengefügt werden müssen. Der Begriff monolithisch betont die Einheitlichkeit und Integrität der einstückigen Struktur, die als durchgehende Einheit entworfen und hergestellt wird. Beispielsweise ist der Anlaufschutz als im Wesentlichen zylinderförmige Struktur ausgebildet. Diese zylinderförmige Struktur kann in eine Lücke des Außenrotors berührungsfrei eingreifen und den Außenrotor im Schadensfall abstützen, so dass der Spalttopf im Kupplungsbereich keine mechanische Beeinträchtigung erfährt.

Eine zylinderförmige Struktur ist eine geometrische Form, die die Eigenschaften eines Zylinders aufweist. Ein Zylinder besteht aus zwei parallelen Kreisflächen, die durch eine gekrümmte, gerade oder leicht geneigte Seitenfläche verbunden sind. Die parallelen Kreisflächen werden als Grundflächen des Zylinders bezeichnet, während die gekrümmte Seitenfläche den Mantel des Zylinders bildet. Die Grundflächen eines Zylinders sind Kreise mit gleichem Radius, während der Abstand zwischen den Grundflächen als Höhe des Zylinders bezeichnet wird. Die Höhe des Zylinders ist die senkrechte Entfernung zwischen den beiden Grundflächen.

Um bei der Herstellung des Spalttopfes mittels eines additiven Verfahrens, insbesondere selektives Laserschmelzen, so wenig Material wie möglich für die notwendigen Stützstrukturen zu verbrauchen, weist der Anschlussflansch erste Aussparungen auf.

Aus dem gleichen Grund weist der Anlaufschutz vorzugsweise zweite Aussparungen in Form von Spitzbögen auf.

Ein Spitzbogen ist eine spezifische Form eines Bogens. Er zeichnet sich durch seine spitz zulaufende Form aus, bei der die Oberseite des Bogens eine schärfere Spitze hat als bei anderen Bogenformen wie dem Rundbogen.

Der Spitzbogen wird oft mit der gotischen Architektur assoziiert und war ein herausragendes Merkmal vieler gotischer Kathedralen und Kirchen. Dabei bietet der Spitzbogen den Vorteil einer größeren Spannweite bei gleicher Höhe oder bei gleicher Spannweite eine höhere Lastabtragung. Diese ideale Kraftableitung korrespondiert mit einer idealen Wärmeableitung, die gerade für die generative Erzeugung des Anlaufschutzes von vorteilhafter Bedeutung ist. Die Ausführung des Anlaufschutzes mittels einer auf Temperaturabtrag bzw. Lastabtrag optimierten Geometrie in der Ausführung von Aussparungen in Form des gotischen Bogens bzw. des Spitzbogens, ermöglicht eine ideale Temperaturableitung und reduziert somit den erforderlichen Metallpulvereinsatz beim generativen Fertigen, was wiederum vorteilhaft auf die Summe der Herstellungskosten wirkt. Dabei kann das Verhältnis von Stegbreite, Öffnung und Öffnungshöhe des Spitzbogens an die Masse des Anschlussflansches angepasst werden.

Vorteilhafterweise weist der Anlaufschutz zusätzlich dritte Aussparungen in Form von Rauten auf.

Eine Raute, auch Rhombus genannt, ist eine geometrische Form mit spezifischen Merkmalen. Sie ist ein Viereck, bei dem alle Seiten gleich lang sind, aber keine rechten Winkel vorhanden sind. Dabei sind alle vier Seiten der Raute gleich lang, die gegenüberliegenden Seiten sind parallel zueinander und die gegenüberliegenden Winkel sind gleich groß, aber sie sind nicht rechtwinklig.

Die Aussparungen in Form von Rauten reduzieren zusätzlich die Masse des Anlaufschutzes.

Idealerweise dient der Anlaufschutz selbst als Stützstruktur für den Flansch während des Herstellungsverfahrens und weist eine möglichst geringe ringförmige Stützstrukturfläche am freien Ende des Anlaufschutzes für die Stützstruktur auf. Die Stützstruktur wird während des Fertigungsprozesses erstellt und danach wieder entfernt, sodass lediglich die Stützstrukturfläche zurückbleibt. Die Stützstrukturfläche ist möglichst klein, um bei Verwendung des selektiven Laserschmelzens erforderliches Stütz- oder Supportmaterial gering zu halten.

Dabei kann der ringförmige Anlaufschutz mindestens eine Fase aufweisen, die beispielsweise in eine Aussparung und/oder Nut des Außenrotors, im Nicht-Schadensfall berührungsfrei, eingreift. Durch die Fase kann der Eingriff und gegebenenfalls die Abstützung des Außenrotors besonders filigran ausgebildet werden. Eine entsprechende Fase kann zudem am Anschlussflansch vorgesehen sein.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung weist der Spalttopf Verstärkungen auf, welche diesen im Bereich des Anlaufschutzes versteifen.

Die Verstärkungen sind beispielsweise als flache, plattenähnliche Elemente, die entlang der Struktur des Anschlussflanschs im Übergang zum Anlaufschutz generativ integriert werden, um dessen Steifigkeit, Festigkeit und Stabilität zu erhöhen. Die Verstärkungen können verschiedene Formen und Größen in Abhängigkeit der Belastungsspezifikation der Pumpenanordnung haben und sie können beispielsweise rechteckig, quadratisch, kreisförmig oder in anderen geometrischen Formen gestaltet sein.

Beispielsweise dienen die Verstärkungen gleichzeitig als Supportstruktur beim Herstellungsprozess und bilden einen Übergang vom Spalttopf über den Anlaufschutz zum Anschlussflansch.

Gemäß der Erfindung wird eine Pumpenanordnung, insbesondere die einstückige Struktur des Spalttopfes mit Anschlussflansch und Anlaufschutz mit einem Verfahren hergestellt, bei dem durch selektives Einwirken von energetischer Strahlung auf schichtweise aufgetragene Pulverschichten der Spalttopf mit Anschlussflansch erzeugt wird.

Das selektive Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM) ist ein additives Fertigungsverfahren, das zur Herstellung des Anlaufschutzes, des Anschlussflanschs und des Spalttopfes in der Ausführung als einstückige Struktur aus Metallpulver, insbesondere aus Gusswerkstoffpulver, eingesetzt wird. Es handelt sich um eine Form des 3D-Drucks, bei dem ein Hochleistungslaser verwendet wird, um das Pulver selektiv zu schmelzen und Schicht für Schicht des Spalttopfes, des Anschlussflanschs und des Anlaufschutzes aufzubauen.

Der Spalttopf mit dem Anschlussflansch und dem Anlaufschutz wird schichtweise aufgebaut, indem eine dünne Schicht des Pulvers auf einer Bauplattform aufgetragen wird. Der Laserstrahl wird dann auf die ausgewählten Bereiche gerichtet, wo er das Metallpulver schmilzt und zu einer festen Schicht verbindet. Anschließend wird eine neue Schicht aufgetragen und der Vorgang wird wiederholt, bis der Spalttopf mit dem Anschlussflansch und dem Anlaufschutz erstellt ist.

Vorzugsweise wird ein Hochleistungslaser, beispielsweise ein Faserlaser oder ein CO2- Laser, verwendet. Der Laserstrahl wird präzise gesteuert, um das Metallpulver zu schmelzen und zu verschmelzen. Die Laserparameter wie Leistung, Intensität und Geschwindigkeit werden entsprechend den Anforderungen des Prozesses und des gewählten metallischen Werkstoffs, der vergleichbare Eigenschaften wie ein herkömmlicher Gusswerkstoff aufweist, eingestellt. Beispielsweise können die Laserparameter auch partiell angepasst werden, um definierte und erwünschte Gefügestrukturen zu realisieren.

Nach dem Laserschmelzen kann der Anlaufschutz und der Spalttopf mit dem Anschlussflansch eventuell nachbearbeitet werden, um beispielsweise die vorstehend beschriebenen planen Stützstrukturflächen zu erzielen.

Idealerweise sind die zweiten Aussparungen in Form der Spitzbögen sowie die dritten Aussparungen in Form von Rauten in Kombination mit den Verstärkungen so konzipiert, dass ausreichend metallische Masse zur Abfuhr der Wärme beim Prozess des selektiven Laserschmelzens vorhanden ist und gleichzeitig aber durch die Implementierung der Aussparungen nicht zu viel metallische Masse, die wiederum eine große Wärmeabfuhr bedingen würde.

Dabei ist die Tiefe und Breite des Anlaufschutzes so angelegt, dass der Anlaufschutz ausreichend stabil zum Schutz des Spalttopfes ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird eine Pumpenanordnung mit einem Anlaufschutz als Schutz gegen Zerstörung des Spalttopfes und somit Austreten von Medium in die Umgebung verwendet. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.

Dabei zeigt:

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Magnetkupplungspumpenanordnung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spalttopfes mit Anschlussflansch und Anlaufschutz in einstückiger Ausführung,

Fig. 3 eine Detaildarstellung der Aussparungen des Anlaufschutzes in Form von Spitzbögen,

Fig. 4 skizzenhaft die Anordnung von Außenrotor, Grundkörper des Spalttopfes und einem Teil des Anlaufschutzes

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen einstückig ausgebildeten Spalttopfes mit Anschlussflansch und Anlaufschutz in der Ausführung für kleine Spalttöpfe,

Die Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Pumpenanordnung 1 in Form einer Magnetkupplungspumpenanordnung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Pumpenanordnung 1 weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse 2 einer Kreiselpumpe auf, das ein als Spiralgehäuse ausgebildetes Hydraulikgehäuse 3, einen Gehäusedeckel 4, eine Lager- trägerlaterne 5, einen Lagerträger 6 und einen Lagerdeckel 7 umfasst.

Das Hydraulikgehäuse 3 weist eine Einlassöffnung 8 zum Ansaugen eines Fördermediums und eine Auslassöffnung 9 zum Ausstößen des Fördermediums auf. Der Gehäusedeckel 4 ist an der der Einlassöffnung 8 gegenüberliegende Seite des Hydraulikgehäuses 3 angeordnet. An der dem Hydraulikgehäuse 3 abgewandten Seite des Gehäusedeckels 4 ist die Lagerträgerlaterne 5 befestigt. Der Lagerträger 6 ist an der dem Ge- häusedeckel 4 gegenüberliegenden Seite der Lagerträgerlaterne 5 angebracht. Der Lagerdeckel 7 ist wiederum an der der Lagerträgerlaterne 5 abgewandten Seite des Lagerträgers 6 befestigt.

Ein Spalttopf 10 ist an der dem Hydraulikgehäuse 3 abgewandten Seite des Gehäusedeckels 4 befestigt und erstreckt sich zumindest teilweise durch einen vom Pumpengehäuse 2, insbesondere vom Gehäusedeckel 4, von der Lagerträgerlaterne 5 und von dem Lagerträger 6 begrenzten Innenraum 11 . Der Spalttopf 10 dichtet eine von ihm umschlossene Kammer 12 hermetisch gegenüber dem Innenraum 11 ab.

Eine um eine Drehachse A drehbare Laufradwelle 13 erstreckt sich von einer mittels des Hydraulikgehäuses 3 und des Gehäusedeckels 4 begrenzten Strömungskammer 14 durch eine in dem Gehäusedeckel 4 vorgesehene Öffnung 15 in die Kammer 12.

An einem innerhalb der Strömungskammer 14 liegenden Wellenende der Laufradwelle 13 ist ein Laufrad 16 befestigt, am gegenüberliegenden Wellenende, ist ein innerhalb der Kammer 12 angeordneter Innenrotor 17 angeordnet. Der Innenrotor 17 ist mit mehreren Magneten 18 bestückt, die an der dem Spalttopf 10 zugewandten Seite des Innenrotors 17 angeordnet sind.

Zwischen Laufrad 16 und Innenrotor 17 ist eine mit der um die Drehachse A drehbar antreibbaren Laufradwelle 13 in Wirkverbindung stehende Lageranordnung 19 angeordnet.

Ein nicht dargestellter Antriebsmotor, vorzugsweise ein Elektromotor, treibt eine Antriebswelle 20 an. Die um die Drehachse A drehbar antreibbare Antriebswelle 20 ist im Wesentlichen koaxial mit der Laufradwelle 13 angeordnet. Die Antriebswelle 20 erstreckt sich durch den Lagerdeckel 7 sowie den Lagerträger 6 und ist in zwei in dem Lagerträger 6 untergebrachten Kugellagern 21 , 22 gelagert. Am freien Ende der Antriebswelle 20 ist ein mehrere Magnete 23 tragender Außenrotor 24 angeordnet. Die Magnete 23 sind an der dem Spalttopf 10 zugewandten Seite des Außenrotors 24 angeordnet. Der Außenrotor 24 erstreckt sich zumindest teilweise über den Spalttopf 10 und wirkt mit dem Innenrotor 17 zusammen, derart, dass der rotierende Außenrotor 24 mittels magnetischer Kräfte ebenfalls den Innenrotor 17 und somit die Laufradwelle 13 und das Laufrad 16 in eine Rotationsbewegung versetzt.

Der in der Fig. 2 perspektivisch dargestellte Spalttopf 10 ist für den Einbau in die beispielhaft für diverse Magnetkupplungspumpenanordnungen in Fig. 1 gezeigte Pumpenanordnung 1 vorgesehen. Der Spalttopf 10 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper 25 mit einer im Wesentlichen koaxial zur Drehachse A gemäß Fig. 1 angeordneten Mittellängsachse B auf. Der Grundkörper 25 ist an einer Seite offen und an der der offenen Seite gegenüberliegenden Seite mittels eines im Wesentlichen gewölbten Bodens 26 geschlossen. An der offenen Seite ist ein ringartiger Anschlussflansch 27 angeordnet, der einteilig mit dem Grundkörper 25 ausgebildet ist.

Der Anschlussflansch 27 weist mehrere sich parallel zur Mittellängsachse B erstreckende Montageöffnungen 28 auf.

Der Boden 26 wird durch einen im Wesentlichen kugelabschnittförmigen Kalottenbereich 29 und einem außenliegenden, den Übergangsbereich zwischen Grundkörper 25 und Kalottenbereich 29 formenden Krempenbereich 30 gebildet.

Der Grundkörper 25 weist eine Außenmantelfläche 31 mit einer Vielzahl an Erhebungen 32 auf. Die Außenmantelfläche 31 ist im Wesentlichen wellenförmig mit jeweils einer Vielzahl von Wellenspitzen und Wellentälern ausgebildet. Die Erhebungen 32 sind schrauben- oder spindelartig ausgebildet. In den Erhebungen 32 sind nicht gezeigte Hohlräume vorgesehen. Die Hohlräume können mittels Sensorüberwachung und Steuermodul im Pumpenbetrieb eine Beschädigung des Spalttopfes 10 vor Eintritt des Bruchs detektieren und die Pumpenanordnung 1 in einen gesicherten Zustand überführen.

In der dargestellten Ausführungsvariante weist der Anschlussflansch 27 zwölf zylinderförmige Hülsen 33 auf, welche die Montageöffnungen 28 definieren. Durch die Hülsen 33 bzw. Montageöffnungen 28 erstrecken sich in der Fig. 1 gezeigte Schrauben 34 zur Befestigung des Spalttopfes 10 am Gehäusedeckel 4.

Ein Anlaufschutz 35, der ein Anstreifen des Außenrotors 24 an die Außenmantelfläche 31 bzw. die Erhebungen 32 des Grundkörpers 25 verhindert, ist als hülsen- oder hohlzylinderartige Struktur ausgebildet, und erstreckt sich vom Anschlussflansch 27 koaxial zur Mittellängsachse B des Spalttopfes 10, also in axialer Richtung, zumindest teilweise über den Grundkörper 25 mit einem definierten radialen Abstand. Boden 26 und Grundkörper 25 mit den Erhebungen 32 sowie Anschlussflansch 27 und Anlaufschutz 35 bilden zusammen eine einstückige Struktur. Die einstückige Struktur wird durch generative Fertigung erzeugt.

Die Stabilität und die Biegesteifigkeit des Anschlussflansches 27 sowie des Anlaufschutzes 35 werden durch erste Verstärkungen 36 in Kombination mit einem ringförmigen Kragen 37 realisiert. Dazwischen sind erste Aussparungen 38 angeordnet. Die zylinderförmige Hülsen 33 werden durch den ringförmigen Kragen 37 fixiert. Dies erhöht die Steifigkeit und reduziert die zu stützende Fläche, die bei der Herstellung des Spalttopfes 10 für die benötigte Stützstruktur notwendig ist.

Der Anlaufschutz 35 umfasst an seinem dem Anschlussflansch 27 abgewandten freien Ende 39 einen Anlaufring 40 mit einer dem Grundkörper 25 zugewandten Anlauffläche 41 . Der Anlaufring 40 ist über ein hülsenartiges Verbindungselement 42 mit dem Bereich des Anschlussflansches 27 verbunden. Der Anlaufschutz 35 weist, insbesondere im Bereich des Verbindungselements 42, Aussparungen in Form von Spitzbögen, im weiteren Verlauf der Figurenbeschreibung zweite Aussparungen 43 genannt, und Aussparungen in Form von Rauten, im weiteren Verlauf dritte Aussparungen 44 genannt, auf.

Zweite und dritte Aussparungen 43, 44 sind in Kombination mit den Verstärkungen 36 so konzipiert, dass ausreichend metallische Masse zur Abfuhr der Wärme beim Prozess des selektiven Laserschmelzens vorhanden ist, um eine selbststützende Struktur zu erreichen und um gleichzeitig eine ausreichende Steifigkeit der Anordnung zu erreichen. Fig. 3 zeigt eine Detaildarstellung des Spalttopfes 10, insbesondere des Anlaufschutzes 35, mit den zweiten Aussparungen 43 in Form von Spitzbögen und den dritten Aussparungen 44 in Form von Rauten.

Ausgehend von den Verstärkungen 36, die den Übergang des Anschlussflansches 27 zum Anlaufschutz 35, insbesondere zum Verbindungselement 42 bilden, in Richtung freies Ende 39, werden die zweiten Aussparungen 43 an der dem Spitzbogen gegenüberliegenden Seite von dem Anlaufring 40 begrenzt. Zwischen je einem Spitzbogen der zweiten Aussparung 43 sind zur Reduktion des Materialeinsatzes jeweils die dritten, rautenförmigen Aussparungen 44 vorgesehen. Vom Anfang des Spitzbogens zu der Mitte der Seiten der Aussparung 43 wird jeweils ein Winkel a von im Wesentlichen 60° beschrieben. Diese vorteilhafte Struktur zur Kraftleitung ist gleichzeitig sehr vorteilhaft zur Wärmeableitung, auf die im Herstellungsprozess des selektiven Laserschmelzens besonderen Wert gelegt werden muss.

Die Fig. 4 zeigt skizzenhaft wie der Außenrotor 24 und der Spalttopf 10 mit Grundkörper 25 und Anlaufring 40 zueinander angeordnet sind. Während des Betriebs dreht sich das freie Ende des Außenrotors 24 zwischen dem Anlaufring 40 und dem Grundkörper 25. Der Außenrotor 24 weist im Bereich des Anlaufrings 40 einen Bereich 44 mit einem verminderten Außendurchmesser auf. Der sich daran axial anschließende Bereich 45 weist einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Anlaufrings 40 entspricht. Dadurch entsteht eine radiale Rücknehmung 46, in die der Anlaufring 40 eingreift.

Der ringförmige Anlaufring 40 weist am freien Ende eine Fase 47 auf, wodurch der Eingriff besonders filigran gestaltet ist und bei der Herstellung mittels selektiven Laserschmelzens Material für die Stützstruktur eingespart wird. Im Falle eines brüchigen Wälzlagers 20, 22 kann der Außenrotor 24 vom Anlaufschutz 40 gestützt werden, wodurch ein Bruch des Spalttopfes 10 durch einen ungeführten Außenrotor 24 vermieden werden kann.

In Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung der einstückigen Struktur des Spalttopfes 10 mit Anlaufschutz 35 und Anschlussflansch 27 in der Ausführung für kleine Spalttöpfe 10 gezeigt. Gegenüber der Darstellung in Fig. 2 verjüngt sich der Anlaufschutz 35 deutlich und weist zusätzliche, rippenartige zweite Verstärkungen 48 auf. Die Verstärkungen 48 weisen zur Reduktion des Materialeinsatzes zusätzliche, vierte Aussparungen 49 genannte Durchbrüche auf, die rautenförmig ausgebildet sind. Neben den zweiten Ausspa- rungen 43 sind in dieser Ausführungsvariante weitere, fünfte Aussparungen 50 vorgesehen, die als Doppelspitzbögen ausgebildet sind. Die hier rautenartig ausgebildeten Aussparungen 49 können aber auch beliebige andere Formen, z. B. Kreise, Rechtecke usw. aufweisen. Wie in den Figuren 2 und 5 dargestellt, weist das freie Ende 39 des Anlaufschutzes 35 eine Stützstrukturfläche 51 auf, die eine ringförmige Fläche für eine während der Herstellung mittels eines additiven Verfahrens benötigte Stützstruktur auf. Die Stützstruktur wird während des Fertigungsprozesses erstellt und danach wieder entfernt, sodass lediglich die Stützstrukturfläche 51 zurückbleibt. Die Fläche ist möglichst klein, um bei Verwen- dung des selektiven Laserschmelzens erforderliches Stütz- oder Supportmaterial gering zu halten. Eine weitere Stützstrukturfläche 52 ist am Kragen 37 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche Pumpenanordnung

1. Pumpenanordnung (1 ), insbesondere Magnetkupplungspumpenanordnung, mit

- einem von einem Pumpengehäuse (2) der Pumpenanordnung (1 ) gebildeten Innenraum (11 ),

- einem Spalttopf (10), der eine von ihm umschlossene Kammer (12) hermetisch gegenüber dem vom Pumpengehäuse (2) gebildeten Innenraum (11 ) abdichtet,

- einem am Spalttopf (10) ausgebildeten Anschlussflansch (27) zur Befestigung am Pumpengehäuse (2) oder an einem dem Pumpengehäuse (2) zugeordneten Bauteil, insbesondere Gehäusedeckel (4),

- einer um eine Drehachse (A) drehbar antreibbaren Laufradwelle (13),

- einem an einem Ende der Laufradwelle (13) angeordneten Laufrad (16),

- einem an dem anderen Ende der Laufradwelle (13) angeordneten Innenrotor (17) und

- einem mit dem Innenrotor (17) zusammenwirkenden Außenrotor (24), dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussflansch (27) einen Anlaufschutz (35) aufweist.

2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussflansch (27) erste Aussparungen (38) aufweist.

3. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufschutz (35) als eine im Wesentlichen zylinderförmige Struktur ausgebildet ist.

4. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufschutz (35) zweite Aussparungen (43) in Form von Spitzbögen aufweist.

5. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufschutz (35) dritte Aussparungen (44) in Form von Rauten aufweist.

6. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufschutz (35) wenigstens eine ringförmige Stützstrukturfläche (51 , 52) aufweist.

7. Pumpenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine ringförmige Anlaufschutz (51 ) eine Fase (47) aufweist.

8. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufschutz (35) Verstärkungen (36, 48) aufweist.

9. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf (10), der Anschlussflansch (27) und der Anlaufschutz (35) als einstückige Struktur ausgebildet sind.

10. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufschutz (35) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist.

11 . Verfahren zur Herstellung einer Pumpenanordnung (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die einstückige Struktur des Spalttopfes (10), des Anschlussflansches (27) und des Anlaufschutzes (35) durch selektives Einwirken von energetischer Strahlung auf schichtweise aufgetragene Pulverschichten erzeugt wird.

12. Verwendung einer Pumpenanordnung (1 ) mit einem Anlaufschutz (35) als Schutz gegen Zerstörung des Spalttopfes (10) und gegen Austreten von Medium in die Umgebung.