DE2205959A1

DE2205959A1 - Pump- und Filtereinheit

Info

Publication number: DE2205959A1
Application number: DE19722205959
Authority: DE
Inventors: Walter J. Wantagh N.Y. Otto (V.StA.)
Original assignee: Sethco Manufacturing Corp
Current assignee: Sethco Manufacturing Corp
Priority date: 1971-02-16
Filing date: 1972-02-09
Publication date: 1972-08-17
Also published as: IT947586B; FR2125952A5; US3736075A; GB1325131A; NL7202001A; CH536436A

Description

S _7o_P__loo

Anmelder: SETHCO MANUFACTURING CORP. ======r== ι Bennington Avenue

Freeport, New York II520 / USA

Pump- und Filtereinheit

Die Erfindung betrifft die Kombination einer Kreiselpumpe mit einer Filtereinheit, und zwar speziell solche Pumpen, bei denen das Pumpenrad mit Hilfe von zwei magnetisch gekuppelten Magneten gedreht wird.

Es sind Kreiselpumpen bekannt, bei denen Magnetkupplungen zur übertragung der Drehung einer Motorwelle auf das Pumpenrad verwendet werden. Bei solchen Pumpen dreht sich ein Antriebsmagnet mit der Motorwelle, und ein angetriebener Magnet dreht sich mit dem Pumpenrad, wobei die Magnete durch eine dünne, nicht magnetische, stationäre Scheidewand getrennt werden. Die Scheidewand bildet einen Teil einer für eine Flüssigkeit undurchlässigen Dichtung, die verhindert, daß die gepumpte Flüssigkeit den Motor erreichen kann; dadurch wird der Motor vor möglichem Schaden bewahrt, obwohl natürlich die Flüssigkeit mit dem angetriebenen Magneten in Kontakt kommt.

Die Anziehungskräfte zwischen den beiden Magneten der Kupplung, und damit die Stärke der Kupplung, hängen in großem Maße von der Entfernung zwischen den Magneten ab; je geringes⁵ äs-i'

& 'J I Ii ·3 4 8 ·:::: il IS ά-

.-. ■ '3JiC zwischen iei ^:;:?.s,".t"~' -r^ i.fi" _ u-r ?.-"■ größer sind die ''■.:■■ riehungskräfte zwischen i^nen. Aus diesem Grund sollte die Scheidewand so dünn wie möglich sedn, und die Magnete werden so nah wie möglich an den beiden Seiten der Scheidewand angeordnet. Diese kritische Anforderung an die minimale räumliche Anordnung muß ohne Rücksicht darauf, welche Art Flüssigkeit gepumpt werden soll, in Betracht gezogen werden. Es liegt jedoch dann ein besonderes Problem vor, wenn die Flüssigkeit feste Partikel enthält, und die Pumpe dazu benutzt wird, eine solche Flüssigkeit durch eine Filtereinheit zu drücken, um auf diese Weise die Partikel aus der Flüssigkeit herauszufiltern. Wie oben erwähnt wurde, kommt die gepumpte Flüssigkeit normalerweise in Kontakt mit dem angetriebenen Magneten, und wenn diese Flüssigkeit feste Partikel mit sich führt, dann werden die Partikel zwischen dem angetriebenen Magneten und der Scheidewand abgelagert. Wenn die Partikel sich in diesem sehr engen Zwischenraum aufbauen, dann üben sie eine Bremskraft auf den angetriebenen Magneten aus, die diesen so weit verlangsamen kann, daß die Magnetkupplung unterbrochen wird j dadurch erhält der Antriebsmagnet die Möglichkeit, sich frei zu drehen, während das Pumpenrad zum Stehen kommt. Wenn die Magnetkupplung stark genug ist, dann kann die Blockierung des angetriebenen Magneten durch die Partikel die Wirkung haben, daß der Motor zum Stillstand kommt und beschädigt wird.

Der Erfindung liegt die -'.v.Cr^be zugrunde-?, .dieses Problem su

h* S*' -W^- *H^:

überwinden, indem eine Kombination aus einer Kreiselpumpe und einer Filtereinheit geschaffen wird, die eine Magnetkupplung verwendet, bei der die Partikel in der zu filternden Flüssigkeit nicht mit dem angetriebenen Magneten in Kontakt kommen können.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine
solche Pump- und Filtereinheit zu schaffen, bei der der
angetriebene Magnet in partikelfreie Flüssigkeit, die den Filter der Einheit passiert hat, eingetaucht bleibt.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine solche
Pump- und Filtereinheit zu schaffen, bei der partikelfreie, gefilterte Flüssigkeit kontinuierlich in Richtung vom
Antriebsmagneten auf den Eingang der Pumpe zu zirkuliert, wodurch die Strömung von Partikeln enthaltender Flüssigkeit zum angetriebenen Magneten hin verhindert wird.

Und schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Pumpe zu schaffen, bei der der Antriebsmotor, der Pumpenkörper und das Filtergehäuse alle axial ausgerichtet sind.

Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung ersichtlich, in der Bezug auf
die beiliegende Zeichnung genommen wird; die Figur zeigt
einen vertikalen Querschnitt durch eine Pump- und Filtex·-

2Q9834/O8S2

-Jr-

einheit nach der Erfindung.

Die zur Darstellung der Erfindung ausgewählte Einheit umfaßt einen elektrischen Antriebsmotor Io, einen ringförmigen Pumpenträger 11, einen Pumpenkörper 12, und ein zylindrisches Filtergehäuse 13, wobei alle diese Teile axial ausgerichtet sind. Drei ohrförmige Teile 14 stehen nach außen von dem oberen Ende des Pumpenträgers 11 vor, und ein Flansch 15 ragt von dem unteren Ende des Filtergehäuses 13 nach außen vor. Drei Bolzen 16 (von denen nur einer in der Zeichnung dargestellt ist) erstrecken sich durch die ohrförmigen Teile 14 und in den Flansch 15 hinein, um den aus dem Pumpenträger 11, dem Pumpenkörper 12 und dem Filtergehäuse 13 bestehenden zusammengebauten Teil zusammenzuhalten. Geeignete Dichtungen 17 sind vorgesehen, um die Verbindung flüssigkeitsdicht zu machen. Das obere Ende des Pumpenträgers 11 und das untere Ende des Pumpenkörpers 12 sind mit inneren Aussparungen ausgebildet, die zusammen den äußeren Rand einer kreisförmigen Platte 18 und den äußeren Rand eines Flansches 19, der von dem oberen Teil einer tassenförmigen Scheidewand 2o nach außen vorsteht, gutsitzend aufnehmen; dabei ist die Scheidewand 2o aus einem nicht magnetischen Material, wie z.3. einem geeigneten Metall, hergestellt.

Die Scheidewand 2o umgibt ein ringförmiger Antriebsmagnet 24, der von einem ringförmigen Halter 2 5 getragen wird, der an der Welle 26 des Antriebsmotors Io befestigt ist. Das Innere

209834/0862

der tassenförmigen Scheidewand 2o bildet eine Kammer 27 für den angetriebenen Magneten, in der ein ringförmiger angetriebener Magnet 28 koaxial mit dem Antriebsmagneten 24 angeordnet ist. Die Magnete 24 und 28 befinden sich so nahe wie möglich an ihren jeweiligen Seiten des ringförmigen Teils der Scheidewand 2o, so daß der radiale 'Abstand zwischen ihnen ein Mini-

mum ist; daraus ergibt sich, daß die radiale Anziehungskraft zwischen ihnen maximal ist.

Der angetriebene Magnet 28 ist an dem unteren Ende einer Welle 31 mit Hilfe eines Paars von Haltern 32 befestigt. An dem oberen Ende der Welle 31 ist ein Pumpenrad 33 befestigt. Der mittlere Teil der Welle 31 wird in Lagern 34 aufgenommen, die in einer Nabe 35 der Platte 18 gehalten werden. Eine Axialbewegung der Welle 31 wird durch Kragen 36 verhindert, die an ihr befestigt sind und gleitend mit den Enden der Lager 34 in Eingriff kommen. Aus dem bisher Gesagten ergibt sich folgende Wirkungsweise: Bei einer Drehung der Welle 26 des Motors dreht sich der Antriebsmagnet 24 mit, so daß sich aufgrund der magnetischen Anziehungskraft der angetriebene Magnet 28 ebenfalls dreht; damit drehen sich auch die Welle 31 und das Pumpenrad 33.

Das Pumpenrad 33 rotiert in einer Pumpenradkammer 39, die in dem Pumpenkörper 12 ausgebildet ist, wobei die untere Wand 4o der Kammer 39 eine zentrale öffnung hat, die den Eingang 41 der Pumpe definiert. Der Eingang 41 setzt sich

209834/0862

-6-

in einer Verbindungsröhre 42 fort, die so ausgebildet ist, daß sie an eine Leitung angeschlossen werden kann, durch die die zu filternde Flüssigkeit zu der Pumpe strömt. Die obere Wand der Kammer 39 für das Pumpenrad wird von der unteren Wand 43 des Filtergehäuses 13 gebildet; Löcher 44 in der Wand 43 dienen als Auslaß für die Pumpe.

Eine Stange 47 erstreckt sich axial durch das Filtergehäuse 13, wobei ihr unteres Ende durch ein Gewinde in der unteren Wand 43 befestigt ist, und ihr oberes Ende schraubbar einen Knopf 48 aufnimmt. Dieser Knopf drückt einen Deckel 49 fest auf das obere Ende des Filtergehäuses 13, wobei eine Dichtung 5o eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen diesen beiden Teilen herstellt. Eine Filterröhre 51 umgibt die Stange 47, wobei das untere Ende der Filterröhre auf einem ringförmigen Grat 52 sitzt, der von der unteren Wand 43 nach oben vorsteht; das obere Ende der Filterröhre stößt gegen einen ringförmigen Grat 53, der von dem Deekel 49 nach unten vorsteht. Die Filterröhre 51 ist radial zu der Stange 47 und den Filtergehäuse 13 angeordnet, um eine innere Filterkammer 54 bzw. eine äußere Filterkammer 55 zu bilden. An ihrem oberen Ende steht die innere Filterkammer 54 mit einem Abflußrohr 56 in Verbindung, das so angepaßt ist, daß es an eine Leitung angeschlossen werden kann, durch die gefilterte Flüssigkeit von der Einheit wegströmt. Die Löcher 44 in der unteren Wand 43 des Filtergehäuses 13 stehen mit der äußeren Filterkammer 55 in Verbindung.

209034/0862

Daraus ergibt sich folgender Bewegungsablauf?
Bei einer Drehung des Pumpenrades 33 fließt zu filternde Flüssigkeit in Richtung der Pfeile durch die Röhre 42 in den Eingang 4l, und dann weiter durch die Löcher 44 in die äußere Filterkammer 55· Die Flüssigkeit wird dann radial durch die Filterröhre 51 gedrückt, so daS nur gefilterte Flüssigkeit die innere Filterkammer 54 erreicht, von der sie durch das Abflußrohr 56 ausströmt.

Die bisher beschriebene Pump- und Filtereinheit hat den Vorteil einer kompakten Bauweise und hoher Leistungsfähigkeit, da der Motor lo, die als Magnetkupplung dienenden Magnete 24 und 28, der Pumpenkörper 12 und das Filtergehäuse 13 alle axial ausgerichtet sind. Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß die festen Partikel in der Flüssigkeit, die durch die Verbindungsröhre 42 am Einlaß und durch den Einlaß 4l strömt, dazu neigen, in die Kammer 27 für den angetriebenen Magneten abzusinken und zwischen dem angetriebenen Magneten 28 und der ihn umgebenden Fläche der Scheidewand 2o abgelagert zu werden. Die Erfindung vermeidet dieses Problem auf die im folgenden beschriebene Weise.

Die untere Wand 43 des Filtergehäuses 13 ist mit einer inneren Bohrung 6o versehen, die an ihrem inneren Ende mit der inneren Filterkammer 54 in Verbindung steht und an ihrem äußeren Ende in einer Verbindungsröhre 61 endet. In dem

-8-209834/0862

Pumpenkörper 12 befindet sich eine Verbindungsröhre 62, die an ihrem inneren Ende mit einer Hilfskammer 63 im Pumpenkörper in Verbindung steht. Die untere Wand der Hilfskammer 63 wird von der Platte 13 gebildet, wobei die Hilfskammer mit der Kammer 27 für den angetriebenen Magneten über Löcher 6k in der Platte 18 in Verbindung steht. Die Hilfskammer 63 hat eine ringförmige obere Wand 65> die mit einem zentralen Loch versehen ist, das etwas größer als der Durchmesser der Nabe 35 der Platte l8 ist, um so einen ringförmigen beschränkten Durchgang 66 für die Strömung zwischen der Wand 65 und der Nabe 35 zu bilden. Eine Rohrleitung 67 verbindet die Röhren 6l und 62 miteinander.

Als Ergebnis dieser Konstruktion fließt ein Teil der gefilterten Flüssigkeit, die durch den Filter 51 in die innere Filterkammer 5^ strömt, durch die Bohrung 60, Verbindungsröhre 6l, Rohrleitung 67, und Verbindungsröhre in die Hilfskammer 63. Diese gefilterte Flüssigkeit wird anfangs durch die Löcher.64 strömen, um die Kammer 27 für den angetriebenen Magneten zu füllen. Während der weiteren Tätigkeit der Pumpe ist der Druck in der Kammer 27 für den angetriebenen Magneten praktisch Null, oder es herrscht etwas überdruck. Andererseits existiert am Eingang ^l ein partielles Vakuum oder Unterdruck. Als Folge davon fließt in die Hilfskammer 63 strömende gefilterte Flüssigkeit durch den beschränkten Durchgang 66 zu dem Eingang ^l. Diese kontinuierliche Strömung von oefilterter Flüssigkeit aus der Hilfskammer 63, die sich an dem oberen Ende der

209834/086.1

Kammer 27 für den angetriebenen Magneten befindet, zum Eingang 41 der Pumpe eliminiert jede Möglichkeit für die zu filternde Flüssigkeit und die Partikel, die sie enthalten kann, während der Tätigkeit der Pumpe in die Kammer 27 für den angetriebenen Magneten hinein zu strömen. Weiterhin reicht zwar die sehr begrenzte Breite des beschränkten Durchgangs 66 dazu aus, ein Durchströmen der gefilteren Flüssigkeit unter Druck zu ermöglichen, sie macht es jedoch für feste Partikel sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich, sich nach unten durch den Durchgang 66 auf die Kammer für den angetriebenen Magneten zu zu bewegen, wenn die Tätigkeit der Pumpe für bestimmte Zeiträume eingestellt wird. Daraus ergibt sich, daß die Kammer 27 für den angetriebenen Magneten nur mit partikelfreier gefilterter Flüssigkeit gefüllt bleibt.

Die Erfindung ist nur in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben worden, und zwar anhand eines Beispiels; an ihr können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne daß man dabei den Erfindungsgedanken verläßt. Es versteht sich deshalb von selbst, daß die Erfindung nicht auf irgendeine spezifische Ausführungsform beschränkt ist, es sei denn, solche Beschränkungen wären in den nun folgenden Ansprüchen enthalten.

209834/0

Claims

,1./Pump- und Filtereinheit, gekennzeichnet durch einen Pumpenkörper (12) mit einem Eingang (41) und einem Ausgang, ein drehbares Pumpenrad (33). in dem Pumpenkörper (12) zwischen dem Eingang (4l) und dem Ausgang, einen Filter für das Aufnehmen und Filtern der Flüssigkeit aus dem Ausgang, einen Antrieb zur Drehung des Pumpenrades (33) mit einem mit dem Pumpenrad drehbaren angetriebenen Magneten (28) und einem mit dem angetriebenen Magneten ( 23) magnetisch gekuppelten Antriebsmagneten (24), durch eine die Magneten trennende Scheidewand (2o), die eine Kammer (27) bildet, in der sich der angetriebene Magnet (28) dreht, und durch Einrichtungen zur Beförderung von gefilterter Flüssigkeit aus dem Filter in die Kammer (27) für den angetriebenen Magneten (28).
2. Pump- und Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen einen Durchgang für die Flüssigkeit zwischen der Kammer (27) für den angetriebenen Magneten (28) und dem Eingang (4l) der Pumpe umfassen, wobei der Durchgang sowohl mit der Kammer (27) für den angetriebenen Magneten (28) als auch mit dem Eingang (41) der Pumpe in Verbindung steht.
3· Pump- und Filtereinheit nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Verengung, durch die der Durchgang die Verbindung herstellt.
4. Pump- und Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Drehung des Pumpenrades (33)

209834/0862

eine Welle (3I) umfaßt, auf der das Pumpenrad (33) und der angetriebene Magnet (28) befestigt sind, wobei die Verengung die Welle (31) umgibt.
5. Pump- und Piltereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten (24,28) ringförmig und konzentrisch angeordnet sind, und daß die Scheidewand (2o) tassenförmig ist, wobei die Scheidewand (2o) zwischen den beiden Magneten (24,28) angeordnet ist.
6. Pump- und Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (41), der Ausgang und das Pumpenrad (33) zwischen dem Filter und dem Antrieb zur Drehung des Pumpenrades (33) angeordnet sind, und daß die Einrichtungen einen Durchgang für die Flüssigkeit zwischen dem Eingang (41) und der Kammer (27) für den angetriebenen Magneten umfassen, wobei der Durchgang mit dem Eingang (41) und der Kammer (27) für den angetriebenen Magneten (28) in Verbindung steht.
7. Pump- und Filtereinheit nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Verengung zwischen dem Durchgang und dem Eingang.
8. Pump- und Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter ein hohles zylindrisches Filterelement umfaßt, wobei zu filternde Flüssigkeit von der Außenseite des Filterelementes in sein hohles Inneres fließt, und daß die Einrichtungen einen Durchgang für die Flüssigkeit umfassen, der mit dem Inneren des Filterelementes in Verbindung steht.

209834/0862

9· Pump- und Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Drehung des Pumpenrades (33) einen Motor (lo) mit einer VielIe (26) umfaßt, wobei der Antriebsmagnet (24) mit der Welle (26) des Motors (lo) drehbar ist, und daß der Filter ein Filtergehäuse (13) umfaßt, das ein Filterelement aufnimmt, wobei der Motor (lo), der Pumpenkörper (12) und das Filtergehäuse (13) alle axial ausgerichtet sind.

209834/0862