[0001] Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einer zwischen Pumpenwelle und Antriebswelle
angeordneten Magnetkupplung und mit einem Spalttopf im Magnetspalt zwischen dem inneren
Magnetrotor der Pumpe und dem äußeren Magnetrotor der Antriebswelle, wobei im Inneren
des von der Förderflüssigkeit durchflossenen Spalttopfes der innere Magnetrotor an
einem rohrförmigen Lagergehäuse gelagert ist, das die Pumpenlaufradwelle umgibt, die
auf der dem Pumpenlaufrad abgewandten Seite Befestigungsmittel für den inneren Magnetrotor
besitzt, der zwischen dem Lagergehäuse und dem Spalttopf angeordnet ist.
[0002] Bekannt sind Magnetkupplungsrotoren mit radialen Rückschaufeln. Die Schaufeln dienen
der Generierung eines Spül- bzw. Kühlmediumstromes. Diese radialen Schaufeln sind
stirnseitig am Magnetkupplungsrotor angeordnet und erzeugen einen Förderstrom in radialer
Richtung, indem das Medium durch Fliehkraft zum Außendurchmesser des Rotors hin beschleunigt
und durch den Spalt zwischen Rotorumfang und Spalttopf gefördert wird. Diese Förderrichtung
zum Außendurchmesser hin ist konträr zu der erforderlichen Fließrichtung, um den Spülmediumstrom
unmittelbar in die im Zentrum des Rotors positionierte Rotorlagerung einleiten zu
können.
[0003] Radiale Schaufeln erzeugen im allgemeinen nur kleinere Massenströme bei höheren Drücken,
so dass nur recht geringe Mengen Spül- bzw. Kühlmedium zur Verfügung stehen und die
Förderung infolge Kavitation unterbrochen werden kann. Bei Vergrößerung der radialen
Schaufeln wird zwar mehr Medium gefördert, aber die Kavitationsneigung nimmt auch
zu. Darüber hinaus bedingen größere Radialschaufeln auch eine höhere hydraulische
Leistung, die als Kupplungsverlustleistung einzustufen und daher unerwünscht ist.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern,
dass bei geringem hydraulischen Leistungsverlust eine hohe Spül-, Kühl- und Schmierleistung
erzielt wird.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Befestigungsmittel des
inneren Magnetrotors an der Welle oder an der Wellenhülse mindestens einen Durchflusskanal
für die Förderflüssigkeit aufweist, in oder an dem Schaufeln zur axialen Förderung
der Flüssigkeit angeordnet sind.
[0006] Axiale Schaufeln sind im Innendurchmesser eines Magnetkupplungsrotors positioniert,
der als rotationssymmetrischer Hohlkörper gestaltet ist. Die Schaufeln sind mit dem
rotationssymmetrischen Hohlkörper und der Magnetkupplungswelle verbunden. Ein solcher
mit Axialschaufeln ausgeführter Magnetkupplungsrotor eliminiert die genannten Nachteile.
Der Rotor besteht aus einem zylindrischen Körper, in dessen Innendurchmesser mehrere
Schaufelnvorzugsweise drei Stück - positioniert sind. Die Schaufeln können planar
oder räumlich gekrümmt sein und weisen einen definierten Anstellwinkel aufvorzugsweise
5 bis 15 °. Die Axialschaufeln fördern einen größeren Flüssigkeitsstrom bei niedrigen
Druckdifferenzen. Somit steht viel Kühl- bzw. Spülmedium zur Verfügung und Kavitation
wird zuverlässig vermieden. Das Medium wird mittels Axialschaufeln in den Innendurchmesser
des zylindrischen Körpers gefördert und durchströmt die im Rotorzentrum positonierte
Rotorlagerung. Die Axialschaufeln verbinden den rotationssymmetrischen Hohlkörper
mit der Welle des Rotors und dienen neben der axialen Mediumförderung auch der Übertragung
des Rotordrehmomentes. Da die Stirnseite des Rotors im Gegensatz zu bekannten Rotoren
mit radialen Schaufeln nicht vollkreisflächig ist, sondern bedingt durch die Beschaufelung
eine verminderte Oberfläche aufweist, wird die Flüssigkeitsreibung der Rotor-Stirnfläche
reduziert. Dadurch wird die im Vergleich zu radialen Schaufelkonstruktionen ohnehin
schon geringe hydraulische Leistungsaufnahme des Rotors noch weiter vermindert.
[0007] Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Durchflusskanal von einer koaxialen Ringöffnung
gebildet ist, in dem zwei oder mehr Schaufeln befestigt sind. Vorzugsweise wird die
von den axialen Schaufeln geförderte Flüssigkeit aus dem Spalt zwischen den Abtriebsmagneten
und dem Spalttopf gesogen und durch die Lager gedrückt , die zwischen dem Lagergehäuse
und der Welle oder der Wellenhülse angeordnet sind.
[0008] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in der Zeichnung in einem axialen
Schnitt durch den inneren Bereich dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
[0009] Die Kreiselpumpe 1 mit Magnetkupplung weist einen in einer Pumpenkammer sich drehendes
Laufrad 2 auf, das auf einem Ende einer Welle 3 befestigt ist. Die Welle 3 trägt eine
Wellenhülse 12, die durch zwei Keramik-Radiallager 4, 5 (mit Radiallagerhülse und
Radiallagerbuchse) und zwei Keramik-Axiallager 6, 7 gelagert ist, die an der Innenwand
eines rohrförmigen Lagergehäuses 8 befestigt sind. Das Lagergehäuse 8 ist an der Wand
11 befestigt, die die Pumpenkammer 9 von dem Innenraum eines Spalttopfes 10 trennt,
der an der Trennwand 11 befestigt ist. An der dem Pumpenlaufrad 2 abgewandten Ende
trägt die Welle 3 einen inneren topfförmigen Magnetrotor 14. Hierzu ist an der Welle
3 als Befestigungsmittel 15 ein kreisförmiger Boden 16 angeformt, an dessen äußerem
Rand ein rohrabschnittförmiger zylindrischer koaxialer Magnetkörper 17 angeformt ist,
an dessen Außenseite die Abtriebsmagnete 18 befestigt sind.
[0010] Das Lagergehäuse 8 erstreckt sich somit koaxial in den Magnetrotor 14, wobei zwischen
dem Magnetträger 17 und dem Lagergehäuse 8 ein Ringraum 19 und zwischen dem Magnetträger
17 und dem Spalttopf 10 ein Ringspalt 20 besteht. Außen ist der Spalttopf 10 von einem
nicht dargestellten Antriebstopf umgeben, der innen die Antriebsmagnete trägt und
über eine koaxiale Welle von einem Elektromotor angetrieben ist.
[0011] Innerhalb des rohrförmigen Magnetträgers 17 ist im Boden 16 des inneren Magnetrotors
14 stirnseitig ein insbesondere ringförmiger koaxialer Durchflusskanal (Ringraum)
21 eingebracht, der in Höhe des Ringraums 19 liegt und von zwei bis vier radialen
Axialschaufeln 22 durchquert ist, die den Magnetträger 17 am Boden 16 halten. Die
Schaufeln sind in regelmäßigen Abständen (Winkeln) am Boden und Magnetträger angeformt
und weisen einen Anstellwinkel von 5 bis 15 Grad auf.
[0012] Die vorzugsweise drei Schaufeln 22 fördern die durch Eintrittskanäle 23 in den Spaltrohrinnenraum
eintretende Flüssigkeit aus dem Ringspalt 20 in den Zwischenraum 24 zwischen Lagergehäuse
8 und Wellenhülse 12, so dass die hierdurch geförderte Flüssigkeit durch die Radial-
und Axiallager 4 bis 7 hindurchfließt, um danach zur Pumpenkammer zurückzufließen.
1. Kreiselpumpe mit einer zwischen Pumpenwelle und Antriebswelle angeordneten Magnetkupplung
und mit einem Spalttopf (10) im Magnetspalt zwischen dem inneren Magnetrotor (14)
der Pumpe und dem äußeren Magnetrotor der Antriebswelle, wobei im Inneren des von
der Förderflüssigkeit durchflossenen Spalttopfes (10) der innere Magnetrotor (14)
an einem rohrförmigen Lagergehäuse (8) gelagert ist, das die Pumpenlaufradwelle (3)
umgibt, die auf der dem Pumpenlaufrad (2) abgewandten Seite Befestigungsmittel (15)
für den inneren Magnetrotor (14) besitzt, der zwischen dem Lagergehäuse (8) und dem
Spalttopf (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,dass die Befestigungsmittel des inneren Magnetrotors (14) an der Welle (3) oder an der
Wellenhülse (12) mindestens einen Durchflusskanal (21) für die Förderflüssigkeit aufweist,
in oder an dem Schaufeln (22) zur axialen Förderung der Flüssigkeit angeordnet sind.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (21) von einer koaxialen Ringöffnung gebildet ist, in dem zwei
oder mehr Schaufeln (22) befestigt sind.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die von den axialen Schaufeln (22) geförderte Flüssigkeit aus dem Spalt (20) zwischen
den Abtriebsmagneten (18) und dem Spalttopf (10) gesogen und durch die Lager (4 -
7) gedrückt wird, die zwischen dem Lagergehäuse (8) und der Welle (3) oder der Wellenhülse
(12) angeordnet sind.
