DE9204558U1

DE9204558U1 - Magnetic coupling pump

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Publication number: DE9204558U1
Application number: DE9204558U
Authority: DE
Original assignee: Qvf Glastechnik 6200 Wiesbaden De GmbH
Current assignee: Qvf Glastechnik 6200 Wiesbaden De GmbH
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1992-04-02
Publication date: 1992-05-27
Anticipated expiration: 2002-04-03
Also published as: FR2689573A1; GB2265667A; GB9306544D0; FR2689573B3; GB2265667B

Description

Dipl.-Chem. Dr. Steffen AKDRAE
Dipl.-Phys. Dieter FLACH
Dipl.-Ing. Dietmar HAUG
Dipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSL
Balanstraße 55
D-8000 München 90Dipl.-Chem. Dr. Steffen AKDRAE
Dipl.-Phys. Dieter FLACH
Dipl.-Ing. Dietmar HAUG
Dipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSL
Balanstrasse 55
D-8000 Munich 90

Akte: 1286 DH/KMFile: 1286 DH/KM

Anm.: QVF Glastechnik GmbH Note: QVF Glastechnik GmbH

Schoßbergstraße 11Schoßbergstrasse 11

D-6200 Wiesbaden-SchiersteinD-6200 Wiesbaden-Schierstein

MagnetkupplungspumpeMagnetic coupling pump

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetkupplungspumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a magnetic coupling pump according to the preamble of claim 1.

Es ist der Hauptzweck einer Magnetkupplungspumpe, den Förderraum der Pumpe dicht zu kapseln, um zu verhindern, daß Fördermedium auszutreten vermag, bei dem es sich in den meisten Fällen um ein aggressives und umweltschädliches Fördermedium handelt. Dabei ist der Antrieb mittels der Magnetkupplung durch die Kapselung hindurch gewährleistet, die durch einen Spalttopf gebildet wird, dessen hohlzylindrische Umfangswandung sich im Spalt zwischen den auf einem Innen- ■ rotor und auf einem Außenrotor befindlichen Magnetelementen erstreckt.The main purpose of a magnetic coupling pump is to tightly encapsulate the pump's delivery chamber in order to prevent the pumped medium from escaping, which in most cases is an aggressive and environmentally harmful medium. The drive is ensured by means of the magnetic coupling through the encapsulation, which is formed by a containment shell, the hollow cylindrical peripheral wall of which extends in the gap between the magnetic elements located on an inner rotor and an outer rotor.

Bei einer üblichen Magnetkupplungspumpe ist die vorbeschriebene Abdichtung dann gefährdet, wenn das den Außenrotor tragende Wälzlager verschleißt und sich ein so großes radiales Spiel für den Außenrotor einstellt, daß dessen an seiner Innenmantelfläche angeordnete Magnetteile mit demIn a conventional magnetic coupling pump, the sealing described above is at risk if the roller bearing supporting the outer rotor wears out and the radial play for the outer rotor is so great that the magnetic parts arranged on its inner surface come into contact with the

Spalttopf in Berührung kommen, wodurch der Spalttopf aufgeschlitzt wird und das Fördermedium aus der Kapselung auszutreten vermag.come into contact with the containment shell, causing the containment shell to be slit open and allowing the conveying medium to escape from the enclosure.

Wenn, um diesen Mangel zu beseitigen, Magnetkupplungspumpen gebaut werden, bei denen der freie Spalt zwischen dem Außenrotor und dem Spalttopf größer ist als der Spalt zwischen dem Außenrotor und einem ihn umgebenden Gehäuse, kann bei einem Lagerschaden der Außenrotor nicht in Kontakt mit dem Spalttopf kommen. Bei einem Lagerschaden läuft aber der Außenrotor außenseitig an der Gehäusewand an. Dadurch werden die Gehäusewand und/oder der Außenrotor beschädigt.If, in order to eliminate this deficiency, magnetic coupling pumps are built in which the free gap between the outer rotor and the containment shell is larger than the gap between the outer rotor and a housing surrounding it, in the event of a bearing failure, the outer rotor cannot come into contact with the containment shell. In the event of a bearing failure, however, the outer rotor runs into the outside of the housing wall. This damages the housing wall and/or the outer rotor.

Ein anderes Problem bei einer Magnetkupplungspumpe besteht darin, daß viele zu fördernde Flüssigkeiten und/oder Gase nicht nur aggressiv und umweltschädlich sind, sondern auch oder nur feuergefährlich bzw. explosionsgefährlich sind. Bei einer Magnetkupplungspumpe besteht also in zweierlei Hinsicht Feuer- oder Explosionsgefahr, nämlich zum einen dadurch, daß von außen feuergefährliche Gase oder Flüssigkeiten in das Gehäuse eindringen, und zum anderen dadurch, daß in einem vorbeschriebenen Störungsfall feuergefährliches Medium aus dem Pumpenraum austritt.Another problem with a magnetic coupling pump is that many of the liquids and/or gases to be pumped are not only aggressive and harmful to the environment, but also or only flammable or explosive. With a magnetic coupling pump, there is therefore a fire or explosion hazard in two respects: firstly, flammable gases or liquids penetrating the housing from the outside, and secondly, flammable medium escaping from the pump chamber in the event of a fault as described above.

Wenn der Außenrotor mit dem Spalttopf oder mit dem Gehäuse in Berührung kommt, entstehen Reibungswärme und es können unter bestimmten Voraussetzungen auch Reib-, Schlag- oder Schleiffunken entstehen, die ein feuergefährliches Medium entzünden.When the outer rotor comes into contact with the containment shell or the housing, frictional heat is generated and, under certain conditions, friction, impact or grinding sparks can also be generated, which can ignite a flammable medium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetkupplungspumpe der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß ein Taumeln des Außenrotors festgestellt wird, bevor Schaden entstehen kann.The invention is based on the object of designing a magnetic coupling pump of the type specified at the beginning in such a way that wobbling of the outer rotor is detected before damage can occur.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in denThis object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are described in the

Unteransprüchen beschrieben.Described in the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Magnetkupplungspumpe ist in die Stützwand dem Außenrotor gegenüberliegend mindestens ein induktiver Näherungsschalter eingesetzt, um den Abstand zwischen Außenrotor und Stützwand berührungslos zu messen. Wenn aufgrund eines Schadens, z.B. eines bereits beschriebenen Lagerschadens, sich der Abstand zwischen Außenrotor und Gehäuse während des Laufs ändert, wird dies durch den induktiven Näherungsschalter festgestellt bevor der Außenrotor so stark taumelt, daß er die Gehäusewand oder den Spalttopf berührt.In the magnetic coupling pump according to the invention, at least one inductive proximity switch is inserted into the support wall opposite the outer rotor in order to measure the distance between the outer rotor and the support wall without contact. If the distance between the outer rotor and the housing changes during operation due to damage, e.g. a bearing defect as already described, this is detected by the inductive proximity switch before the outer rotor wobbles so much that it touches the housing wall or the containment shell.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gibt der induktive Näherungsschalter ein elektrisches Signal ab, das über eine Leitung einer Steuerungseinrichtung des Antriebsmotors der Pumpe zugeführt wird, die bei Empfang des Signals den Motor abschaltet.In a further embodiment of the invention, the inductive proximity switch emits an electrical signal that is fed via a line to a control device of the drive motor of the pump, which switches off the motor when the signal is received.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß ein defektes Wälzlager umgehend festgestellt werden kann, bevor durch den Defekt Schaden entsteht. Dadurch wird das Prinzip der vorbeugenden Wartung erfüllt.This has the advantage that a defective rolling bearing can be identified immediately before the defect causes damage. This fulfills the principle of preventive maintenance.

Durch das frühzeitige Abschalten des Antriebsmotors wird ein Anlaufen des Außenrotors und damit Reibungswärme, Funken oder eine partielle Erwärmung verhindert. Der dadurch entstehende Explosionsschutz gilt nicht nur für den Fall, daß ein feuergefährliches Medium aus dem Pumpenraum in den Gehäuseraum gelangt, sondern auch für den Fall, daß ein feuergefährliches Medium von außen in den Gehäuseraum gelangt. Somit können diese Magnetkupplungspumpen auch in explosionsgefährdeten Räumen aufgestellt werden.By switching off the drive motor early, the external rotor is prevented from starting and thus frictional heat, sparks or partial heating is prevented. The resulting explosion protection applies not only in the event that a flammable medium enters the housing from the pump chamber, but also in the event that a flammable medium enters the housing from outside. This means that these magnetic coupling pumps can also be installed in rooms with an explosion hazard.

Nachfolgend werden die Erfindung und weitere erzielbare Vorteile anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention and further achievable advantages are explained in more detail below using a preferred embodiment and drawings. It shows

Figur 1 eine erfindungsgemäße Magnetkupplungspumpe im axialen Schnitt, Figure 1 shows a magnetic coupling pump according to the invention in axial section,

Figur 2 einen weggebrochenen vergrößerten Ausschnitt der Pumpe aus Figur 1, der den induktiven Näherungsschalter und die Lagerung der Antriebswelle zeigt. Figure 2 is a broken-away enlarged section of the pump from Figure 1, showing the inductive proximity switch and the drive shaft bearing.

Die Hauptteile der Pumpe bestehen aus einer Pumpenkammer 1 und einer Antriebseinheit 2, die axial aneinadergesetzt sind. In der Pumpenkammer 1 befindet sich ein Pumpenrad 3, das auf einer koaxial angeordneten Pumpenwelle 4 drehbar gelagert ist. Die Pumpenkammer 1 weist eine axiale Medieneintrittsöffnung 5 und eine radiale bzw. tangentiale Austrittsöffnung 6 in der Drehebene des Pumpenrades 3 auf, das einen sich an die Medieneintrittsöffnung 5 anschließenden axialen Saugkanal 7 aufweist, der radial in mehrere Förderkanäle 8 oder Bohrungen übergeht. Die Antriebseinheit 2 ist ein topfförmiges Gehäuse, das mit seinem freien Topfrand 9 gegen die Pumpenkammer 1 gesetzt ist. In der Antriebseinheit 2 befindet sich ein Spalttopf 10, der topfförmig den Magnetrotor 11, die Pumpenwelle 4 und das Zylinderlager 12 umgibt und der mit seinem Topfrand mit dem Lagerflansch 13 abdichtend verschraubt ist. Der Lagerflansch 13 ist wiederum abdichtend zwischen Spiralgehäuse 14 und Laterne 15 eingeklemmt.The main parts of the pump consist of a pump chamber 1 and a drive unit 2, which are placed axially next to one another. In the pump chamber 1 there is a pump wheel 3, which is rotatably mounted on a coaxially arranged pump shaft 4. The pump chamber 1 has an axial media inlet opening 5 and a radial or tangential outlet opening 6 in the plane of rotation of the pump wheel 3, which has an axial suction channel 7 adjoining the media inlet opening 5, which radially merges into several delivery channels 8 or bores. The drive unit 2 is a pot-shaped housing, which is placed with its free pot edge 9 against the pump chamber 1. In the drive unit 2 there is a can 10, which surrounds the magnet rotor 11, the pump shaft 4 and the cylinder bearing 12 in a pot-shaped manner and which is screwed with its pot edge to the bearing flange 13 in a sealing manner. The bearing flange 13 is in turn clamped sealingly between the spiral casing 14 and the lantern 15.

Die Pumpenwelle 4, das Pumpenrad 3 und der Magnetrotor 11 bilden eine Baueinheit. Sie kann zu zwei oder drei Komponenten zusammengefaßt sein und ein-, zwei-, drei- oder mehrteilig sein. Dieses Bauteil ist so lang, daß sich der Spalttopf 10 einen großen Teil seiner Länge in die Laterne 15 hineinerstreckt. Die der Pumpenkammer 1 abgewandte Stirnwand 16 der topfförmigen Antriebseinheit 2 lagert eine sie durchsetzende Antriebswelle 17, auf deren innerem Ende ein Außenrotor 18 befestigt ist, dessen hohlzylindrische Innenwandung 19 den Spalttopf 10 umgibt. Am oder in der Nähe des freien Randes des Außenrotors 18 sind auf der Innenmantelfläche des Außenrotors 18 Magnetteile 20 auf demThe pump shaft 4, the pump wheel 3 and the magnetic rotor 11 form a structural unit. It can be combined into two or three components and can be one, two, three or more parts. This component is so long that the containment shell 10 extends a large part of its length into the lantern 15. The end wall 16 of the pot-shaped drive unit 2 facing away from the pump chamber 1 supports a drive shaft 17 that passes through it, on the inner end of which an outer rotor 18 is attached, the hollow cylindrical inner wall 19 of which surrounds the containment shell 10. On or near the free edge of the outer rotor 18, on the inner surface of the outer rotor 18, magnetic parts 20 are mounted on the

Umfang verteilt befestigt, die mit Magnetteilen 21 entgegengesetzter Polarität zusammenwirken, die am Umfang des in der gleichen Querebene angeordneten Magnetrotors 11 angeordnet bzw. darin versenkt sind. Der radiale Abstand zwischen den Magnetteilen 20 und 21 ist so groß, daß zwischen letzteren und dem sich dazwischen erstreckenden Spalttopf 10 Spalten Sl, S2 vorhanden sind.The magnets 20 and 21 are fastened in a distributed manner around the circumference and interact with magnet parts 21 of opposite polarity, which are arranged on the circumference of the magnet rotor 11 arranged in the same transverse plane or are sunk into it. The radial distance between the magnet parts 20 and 21 is so large that gaps S1, S2 are present between the latter and the gap pot 10 extending between them.

Auf der Außenfläche der hohlzylindrischen Wandung 22 des Außenrotors 18 kann in der Nähe seines freien Randes 23 oder daran angrenzend ein hohlzylindrischer Ring 24 vorzugsweise aus funkensicherem Material befestigt sein, der in den Außenrotor 18 so eingebettet ist, daß er mit der Außenwandung des Außenrotors 18 abschließt oder auf letzterer aufsetzt. Zwischen der Außenmantelfläche des Ringes 24 und der radial gegenüberliegenden Wand 25 oder genauer gesagt der Innenmantelfläche der Laterne 15 ist ein Spalt S3 vorgesehen, der kleiner ist als der Spalt Sl oder S2.On the outer surface of the hollow cylindrical wall 22 of the outer rotor 18, near its free edge 23 or adjacent thereto, a hollow cylindrical ring 24, preferably made of spark-proof material, can be attached, which is embedded in the outer rotor 18 in such a way that it is flush with the outer wall of the outer rotor 18 or rests on the latter. Between the outer surface of the ring 24 and the radially opposite wall 25 or, more precisely, the inner surface of the lantern 15, a gap S3 is provided which is smaller than the gap Sl or S2.

Für die Erfindung ist es unerheblich, ob auf dem Außenrotor ein Ring aufgezogen ist oder nicht.For the invention, it is irrelevant whether a ring is mounted on the outer rotor or not.

Vorzugsweise liegt dem hohlzylindrischen Ring 24 einen Innenschulter 26 der Laterne 15 gegenüber, so daß der übrige Teil der Laterne 15 einen größeren radialen Abstand zum Außenrotor 18 aufweist.Preferably, an inner shoulder 26 of the lantern 15 is located opposite the hollow cylindrical ring 24, so that the remaining part of the lantern 15 has a larger radial distance from the outer rotor 18.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle 17 in einem Lagerträger 27 gelagert, der an der Stirnwand angeschraubt ist und letztere in einer Bohrung durchsetzt. Im Lagerträger 27 sind zwei, in axialem Abstand voneinander getrennte Wälzlager 28, 29 eingebaut, wobei dazwischen eine Wellendichtung 30 angeordnet ist, die eine Sekundärabdichtung bildet. Die Wellendichtung 30 dichtet den Laterneninnenraum 31 nach innen und nach außen ab. Hierzu sind zwei Dichtungsringe 32a, 32b, vorzugsweise Radial- oder Lippendichtungsringe, vorgesehen, die ebenfalls einen AbstandIn the present embodiment, the drive shaft 17 is mounted in a bearing carrier 27, which is screwed to the front wall and passes through the latter in a bore. Two roller bearings 28, 29, which are separated from one another at an axial distance, are installed in the bearing carrier 27, with a shaft seal 30 arranged between them, which forms a secondary seal. The shaft seal 30 seals the lantern interior 31 inwards and outwards. For this purpose, two sealing rings 32a, 32b, preferably radial or lip sealing rings, are provided, which are also spaced apart

voneinander aufweisen und eine Fettkammer 33 oder ein Fettschloß bilden. Vorzugsweise bilden die beiden Dichtungsringe 32a, 32b mit einem sie aufnehmenden Innen- und Außenring 34, 35 ein Dichtungsbauteil im Sinne einer Baueinheit. Der Außen- und der Innenring 34, 35 sind zum Laterneninnenraum 31 bzw. zur Antriebswelle 17 abgedichtet, vorzugsweise mittels Radialabdichtungen.from each other and form a grease chamber 33 or a grease lock. Preferably, the two sealing rings 32a, 32b with an inner and outer ring 34, 35 that accommodate them form a sealing component in the sense of a structural unit. The outer and inner rings 34, 35 are sealed to the lantern interior 31 or to the drive shaft 17, preferably by means of radial seals.

Es kann sich um O-Ringe 36a, 36b handeln, die in Ringnuten, vorzugsweise in der Außenfläche des Außenringes 35 und in der Innenmantelfläche des Innenringes 34 sitzen. Der Laterneninnenraum 31 ist somit mittels der Wellendichtung 30 und mittels des Spalttopfes 10 abgedichtet.These can be O-rings 36a, 36b, which are seated in ring grooves, preferably in the outer surface of the outer ring 35 and in the inner surface of the inner ring 34. The lantern interior 31 is thus sealed by means of the shaft seal 30 and by means of the containment shell 10.

Zum Schutz des äußeren Wälzlagers 29 kann in einem Lagerdeckel 37 ein Dichtungsring 38 angeordnet sein, der mit der Antriebswelle 17 zusammenwirkt. Hierbei handelt es sich um einen an sich üblichen Radialdichtring.To protect the outer roller bearing 29, a sealing ring 38 can be arranged in a bearing cover 37, which interacts with the drive shaft 17. This is a conventional radial sealing ring.

In der hohlzylindrischen Innenschulter 26 der Laterne 15 ist dem Außenrotor 18 gegenüberliegend ein induktiver Näherungsschalter 39 so eingesetzt, daß das Meßende des Näherungsschalters den Spaltabstand S3 mißt. Über die Leitung 40 ist der induktive Näherungsschalter 39 mit der Steuerung des Antriebsmotors der Pumpe (nicht gezeigt) verbunden.An inductive proximity switch 39 is inserted in the hollow cylindrical inner shoulder 26 of the lantern 15 opposite the outer rotor 18 in such a way that the measuring end of the proximity switch measures the gap distance S3. The inductive proximity switch 39 is connected to the control of the drive motor of the pump (not shown) via the line 40.

Wenn aufgrund eines Schadens an der Magnetkupplungspumpe, z.B. bei einem Verschleiß eines oder beider Wälzlager 28, 29, der treibende Außenrotor 18 radiales Bewegungsspiel bekommt, ist aufgrund der geringeren Spaltbreite S3 verhindert, daß die Magnetteile 20 mit dem Spalttopf 10 in Berührung kommen können und diesen beschädigen oder aufschlitzen können, wodurch die Kapselung der Pumpenkammer 1 aufgehoben wäre und das Fördermedium in den Laterneninnenraum 31 strömen könnte. Bei einem solchen radialen Bewegungsspiel des Außenrotors 18 ändert sich auch der Abstand zwischen Außenrotor 18 und Laterneninnenwand 25 bzw. Innen-If the driving outer rotor 18 experiences radial play due to damage to the magnetic coupling pump, e.g. due to wear of one or both roller bearings 28, 29, the smaller gap width S3 prevents the magnetic parts 20 from coming into contact with the containment shell 10 and damaging or slitting it, which would remove the encapsulation of the pump chamber 1 and allow the pumped medium to flow into the lantern interior 31. With such radial play of the outer rotor 18, the distance between the outer rotor 18 and the lantern inner wall 25 or inner

schulter 26 der Laterne 15. Daraufhin gibt der Näherungsschalter 39 ein Signal ab, das über eine Leitung 40 zur Steuerung des Antriebsmotors der Pumpe geleitet wird und ein Ausschalten des Motors bewirkt. 5 Die Anlaufsicherung ist auch dann wirksam, wenn sich die Magnetkupplungspumpe in einem explosionsgefährdeten Raum befindet und aufgrund eines Defektes an der Wellendichtung 30 feuergefährliches Medium (Gas, Flüssigkeit) in den Laterneninnenraum 31 eindringen sollte. Wenn dann gleichzeitig ein Wälzlagerschaden auftritt, kommt es nicht zu einer Entzündung im Laterneninnenraum 31, da das Signal des Näherungsschalters 39 den Antriebsmotor ausschaltet und dadurch ein Anlaufen des Außenrotors 18 gegen die Innenmantelflache 25 der hohlzylindrischen Innenschulter 26 verhindert. shoulder 26 of the lantern 15. The proximity switch 39 then emits a signal which is sent via a line 40 to the control of the drive motor of the pump and causes the motor to switch off. 5 The start-up protection is also effective if the magnetic coupling pump is in a room at risk of explosion and a flammable medium (gas, liquid) should penetrate into the lantern interior 31 due to a defect in the shaft seal 30. If a rolling bearing damage occurs at the same time, there will be no ignition in the lantern interior 31, as the signal from the proximity switch 39 switches off the drive motor and thus prevents the outer rotor 18 from running against the inner surface 25 of the hollow cylindrical inner shoulder 26.

Die vorgeschriebene Magnetkupplungspumpe ist im BereichThe required magnetic coupling pump is in the range

ihrer Pumpenkammer 1 kunststoffausgekleidet, um die zuge-its pump chamber 1 is plastic-lined to ensure the

hörigen Raumwände vor Korrosion zu schützen. Die Erfindungto protect the walls of the room from corrosion. The invention

betrifft sämtliche Magnetkupplungspumpen aus den Werkstoffen Kunststoff, Keramik und Metall.applies to all magnetic coupling pumps made of plastic, ceramic and metal.

Claims

Expectations

1. Magnetic coupling pump, in particular for conveying aggressive and environmentally harmful media, with an outer rotor (18) which is surrounded by a fixed wall (25), characterized in that at least one inductive proximity switch (39) is inserted into the wall (25) opposite the outer rotor (18) in order to measure the distance between the outer rotor (18) and the wall (25) without contact.

2. Magnetic coupling pump according to claim 1, characterized in that the or each proximity switch (39) is arranged on a transverse plane perpendicular to the axis of the outer rotor (18) through the region of the free edge of the outer rotor (18).

3. Magnetic coupling pump according to claim 1 or 2, characterized in that it has several proximity switches (39) which are arranged distributed in the circumferential direction.

4. Magnetic coupling pump according to one of the preceding claims, characterized in that the or each proximity switch (39) is arranged on an inner shoulder (26) of the wall (25) in the region of the smallest distance between the wall (25) and the outer rotor (18).

5. Magnetic coupling pump according to one of the preceding claims, characterized in that the or each proximity switch (39) emits an electrical signal when the measured distance changes, which can be fed via a line (40) to a control device which switches off the drive motor of the pump when the signal is received.