DE1638272B2 - Pumpe mit Spaltrohrmotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe mit Spaltrohrmotor, dessen als Pumpenrotor ausgebildeter, von der Förderflüssigkeit umspülter Rotor im Spaltrohr und dessen Motorwicklung auf der Außenseite des Spaltrohres angeordnet ist, zur Förderung aggressiver »owie nach außen hermetisch abzuschließender Flüssigkeiten, insbesondere zur Förderung von Elektrolyten in elektrochemischen Zellen.

An Elektrolytförderpumpen werden bekanntlich wegen der Aggressivität der zu fördernden Flüssigkeit hinsichtlich Abdichtung und Zuverläßigkeit besonders hohe Anforderungen gestellt. Beispielsweise müssen sie nach außen hermetisch abgeschlossen sein und über eine lange Zeit wartungsfrei arbeiten. Auch soll auf die Verwendung besonderer Schmiermittel verzichtet werden, da diese den Elektrolyten verunreinigen oder mit ihm chemisch reagieren können. Dadurch kann die Leistung und Betriebsdauer der elektrochemischen Zellen erheblich herabgesetzt werden. Weiterhin soll für den Antrieb der Pumpen der von den elektrochemischen Zellen erzeugte Gleichstrom direkt verwendet werden.

Es sind bereits Pumpen mit Motoren bekannt, bei welchen sogenannte Magnetkupplungen zwischengeschaltet sind (französische Patentschrift 13 84 847). Hierbei sitzt auf dem Läufer ein ringförmiger Dauermagnet, der in dem Fördermedium umläuft und durch eine teilweise rohrförmig ausgebildete Trennwand vom Außenraum des Pumpengehäuses dicht abgeschlossen ist. Das Feld des Läufermagneten greift durch die unmagnetische Trennwand nach außen auf die ebenfalls ringförmige äußere Kupplungshälfte, den eigentlichen Rotor des Motors, über. **

Bekannt sind weiterhin Pumpen mit Spaltrohrmotor für Wechsel- bzw. Drehstrom, bei denen der Rotor den Anker mit der Kurzschlußwicklung trägt, der ebenfalls im Fördermedium umläuft und der gegen Korrosion besonders geschützt werden muß (G. Leuschner, ⁶: »Kleines Pumpenhandbuch für Chemie und Technik«, Verlag Chemie GmbH, Weinheim/Bergstraße, 1967, S. 57/58). Aus »Product Engineering«, Mai 1952, S.

nH PumDen mit Motoren bekannt, deren Permanentn^Rotor innerhalb einer Spaltscheibe als P_um ^magotor ausgebildet und von der Förderflüssigkei, um-SstwahKnd die Motorwick.ung auf der Außenseite der Spaltscheibe angeordnet ist; als Motor d.ent ein mil Wechselstrom gespeister Induktionsmotor.

Nachteile der Magnetkupplung sind vor allem deren Raueröße und Gewicht Wechselstrom-Spaltrohrmotore andererseits erfordern einen z^ätzhehen Korrosionsschutz für den mit Wicklung und E.senblechpaket versehen Läufer und können mit Gleichstrom nur unter 7nhilfenahme eines Wechselrichters betneben werden. Bd Betrieb rnit blockiertem Anker bzw. hoher Uberla- «une kann es außerdem durch die im Läufer induzierten Kurzschlußströme zu einer nicht erwünschten Aufneizungder zu fördernden Flüssigkeit kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer mit Gleichstrom betreibbaren Förderpumpe für Flüssigkeiten eine hermetische Abtrennung des mit dem Fördermedium eefüllten Raumes nach außen und einen wartungsfreien Betrieb über längere Zeit zu gewährleisten.

Dies wird erfindungsgemäß bei einer Pumpe der eineanes erwähnten Art mit Spaltrohrmotor dadurch erreicht, daß als Spaltrohrmotor em kollektorloser Gleichstrommotor verwendet ist, dessen Permanentmaimet unmittelbar auf dem Pumpenrotor befestigt ist und dessen das Antriebsfeld steuernde Hslble.terelemente auf der Außenseite des Spaltrohres angeordnet

^Sl Als Halbleiterelemente werden bei der erfindungsgemäßen Pumpe vorzugsweise Feldplatten oder HaII-eeneratoren verwendet. Die Verwendung von FeIdnlatten bzw. Hallgeneratoren bei kollektorlosen Gleichstrommotoren mit permanentmagnetischem Rotor ist an sich bekannt (»Funk-Technik«, 1967, Nr 6, S. 175/176 bzw. »Siemens-Zeitschrift«, 40. Jahrgang, September 1966. Heft 9, S. 690 bis 693).

An Hand einer Figur soll die Erfindung noch naher erläutert werden.

In der Figur ist mit der Bezugsziffer 1 der Pumpenrotor bezeichnet, auf dem der zylindrische Permanentmagnet 2 und das Flügelrad 3 angeordnet sind. Der Zapfen 4 des Pumpenrotors 1 wird in dem vom Fördermedium umspülten und geschmierten Lager 5 geführt und der Zapfen 6 in dem Lager 7, das ebenfalls vom Fördermedium geschmiert wird. Auf dem feststehenden Spaltrohr 8 befindet sich die mit Gleichstrom gespeiste Wicklung 9, die die Funktion der Wicklung eines kollektorlosen Gleichstrommotors übernimmt. Mit der Bezugsziffer 10 sind Halbleiterelemente, beispielsweise Feldplatten oder Hallgeneratore.i, bezeichnet die die räumliche Stellung des rotierenden Läufer-Magnetfeldes abfragen und eine elektronische Schaltung für die Stromwendung in den Wicklungen 9 ansteuern. Die zu fördernde Flüssigkeit wird durch die Leitung U angesaugt und durch die Leitung 12 aus der Pumpe herausgedrückt. Mit der Bezugsziffer 13 sind Blechpakete bezeichnet, die den Eisenrückschluß des Magnetfeldes darstellen.

, Das Pumpengehäuse, das Spaltrohr und das Flügelrad können je nach der zu fördernden Flüssigkeit aus lauge- oder säurebeständigem Material, beispielsweise aus Kunststoffen wie Polymethylmethacrylat und Polyäthylen, oder aus korrosionsfestem Metall oder Metal-5 legierungen bestehen.

Der Permanentmagnet kann ebenfalls aus korrosionsfestem Material bestehen, beispielweise aus Bariumferrit oder einer Aluminium-Nickel-Kobalt-Legie-

rung. Dadurch erübrigt sich ein besonderer Korrosionsschutz für den Magneten. Der Permanentmagnet 2 kann mehr- oder zweipolig ausgebildet sein, wobei die Verwendung eines zweipoligen Magneten besonders vorteilhaft ist Zweipolige Magnete sind sehr einfach herzustellen und erlauben den Einsatz eines Materials mit einer magnetischen Vorzugsrichtung. Wegen ihres kleinen Bauvolumens und Gleichstromantriebes sind die Pumpen nach der Erfindung auch als Förderpumpen in Kraftfahrzeugen in besonderer Weist· geeignet.

Gegenüber der bislang verwendeten, mit Gleichstrommotoren angetriebenen Pumpen hat die erfindungsgemäße Pumpe vor allem den Vorteil, daß sie konstruktiv wesentlich einfacher ist und eine erhebliche Volumen- und Gewichtsersparnis bringt. Da der Pumpenrotor 1 die Funktion des Motorläufers übernimmt, erübrigen sich der für den Antrieb einer Pumpe mix Magnetkupplung ansonsten benötigte Motorläufer sowie die für seine Führung erforderlichen beiden Motorlager; ferner entfällt der äußere Kupplungsmagnet.

Die Pumpe nach der Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß sie auch zur Förderung von solchen Flüssigkeiten geeignet ist, die gegen Überhitzung empfindlich sind. Da sich bei Blockierung des Läufers das von den Halbleiterelementen ausgehende Steuersignal nicht mehr ändert, kommt die Stromwendung in den Wicklungen zum Stillstand, so daß im Läufermagneten keine Kurzschlußströme wie bei den sonst üblichen Induktionsmotoren induziert werden. Gegenüber den bekannten Spaltrohr-lnduktionsmotoien hat die Pumpe nach der Erfindung den weiteren Vorteil, daß die Drehzahl wie bei den üblichen Gleichstrommotoren leicht regelbar ist

Ein weiterer Vorteil der ei findungsgemäßen Pumpe liegt darin, daß die Schmierung der Lager durch die zu fördernde Flüssigkeit selbst erfolgt Dadurch wird ein wartungsfreier Betrieb über einen längeren Zeitraum ermöglicht Eine Verunreinigung der zu fördernden Flüssigkeit durch besondere Lagerschmiermittel unterbleibt, so daß in elektrochemischen Zellen eine Störung des elektrochemischen Reaktionsablaufes nicht zu befürchten ist.

Die Pumpe nach der Erfindung ist weiterhin zur Förderung von solchen Flüssigkeiten geeignet, deren Austritt aus dem Pumpengehäuse auf jeden Fall vermieden werden muß, beispielsweise zur Förderung radioaktiver, giftiger, keimfreier oder bei Berührung mit der Atmosphäre reagierender Flüssigkeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Pumpe mit Spaltrohrmotor, dessen als Pumpenrotor ausgebildeter, von der Förderflüssigkeit umspülter Rotor im Spaltrohr und dessen Motorwicklung auf der Außenseite des Spaltrohres angeordnet ist, zur Förderung aggressiver sowie nach außen hermetisch abzuschließender Flüssigkeiten, insbesondere zur Förderung von Elektrolyten in elektrochemischen Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß als Spaltrohrmotor ein kollektorloser Gleichstrommotor verwendet ist, dessen Permanentmagnet (2) unmittelbar auf dem ^PumP^enro, tor (1) befestigt ist und dessen das Antriebsfeld «5 steuernde Halbleiterelemente (10) auf der Außenseite des Spaltrohres (8) angeordnet sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnnet, daß als Halbleiterelemente (10) Feldplatten ver- ^ wendet sind.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterelemente (10) Hallgeneratoren verwendet sind.