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Dokumentenidentifikation DE202007013028U1 20.12.2007
Titel Drehlagervorrichtung für eine magnetische Antriebspumpe
Anmelder Huang, Ting-Tsai, Wu-Jih, Taichung, TW
Vertreter PRÜFER & PARTNER GbR, 81479 München
DE-Aktenzeichen 202007013028
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 20.12.2007
Registration date 15.11.2007
Application date from patent application 17.09.2007
IPC-Hauptklasse F04D 13/02(2006.01)A, F, I, 20070917, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F04D 29/046(2006.01)A, L, I, 20070917, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft eine magnetische Antriebspumpe, insbesondere eine Drehlagervorrichtung zum Montieren eines auf einer Lagerwelle einer magnetischen Antriebspumpe drehbaren Rotators.

Eine konventionelle, nicht abgedichtete magnetische Antriebspumpe enthält allgemein eine in einem Gehäuse fixierte Lagerwelle, einen radial und außerhalb der Lagerwelle angeordneten Antriebsmagneten, der von einem Antriebsmotor gedreht wird, und einen auf der Lagerwelle, durch eine Drehlagerung drehbar gelagerten Rotator. Der Rotator enthält eine Magnetmontiereinheit, die von der Lagerwelle radial beabstandet angeordnet ist, und die darin einen Antriebsmagneten aufnimmt, der durch eine Drehbewegung des Antriebsmagneten zum Rotieren angeregt wird, und ein Antriebsrad, das vor der Magnetmontiereinheit angeordnet ist, um ein Fluid in das Gehäuse durch einen Vordereinlass zu pumpen, welches durch einen Auslass ausgestoßen werden soll.

Die Drehlagerung ist entlang der Lagerwelle in Axialrichtung bewegbar. Während des Normalbetriebs, wenn das Fluid gepumpt wird, gleitet der Rotator aufgrund eines negativen Einlassdrucks vollständig nach vorne. Während Leerläufen, wenn kein Fluid vorhanden ist, und ungewöhnlichen Verläufen wie z. B. Luft umfassenden Betriebszuständen gleitet der Rotator aufgrund magnetischer Anziehungskräfte vollständig zurück, so dass ein hinteres Ende der Drehlagerung einen auf der Lagerwelle montierten hinteren Axialring kontaktiert. Dabei wird Wärme als Resultat des Reibkontaktes produziert. Folglich erhöht sich die Temperatur der Drehlagerung und der Lagerwelle rasch, und die Drehlagerung und die Lagerwelle verschleißen. Obwohl die Drehlagerung eine Vielzahl von Nuten in einer davon äußeren umschließenden Oberfläche ausgebildet haben kann, die mit der Magnetmontiereinheit derart zusammenwirkt, dass sie eine Vielzahl von Kanälen definiert, ist die zwischen dem hinteren Ende und dem hinteren Axialring erzeugte Wärme in den Kanälen eingeschlossen und wird bei einem langfristigen Betrieb die Drehlagerung beschädigen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Drehlagervorrichtung bereitzustellen, die eine verbesserte Wärmeableitungsnutstruktur aufweist, um einen optimalen Konvektionseffekt zur Vermeidung der durch die Wärme verursachten Schäden an der Magnetantriebseinheit bei auftretendem Trockenlauf zu erreichen.

Gemäß der Erfindung dient die Drehlagervorrichtung zum Montieren eines auf der Lagerwelle drehbaren Rotators einer Magnetantriebspumpe. Die Drehlagervorrichtung enthält eine Rohrhülse, die eine innere rohrförmige Oberfläche hat, die derart angepasst ist, um die Lagerwelle drehbar zu umschließen, eine äußere rohrförmige Oberfläche, die derart angepasst ist, dass sie an einer Magnetmontiereinheit des Rotators befestigt ist, und vordere und hintere Endwände, die jeweils in der Nähe eines Antriebsrads und eines hinteren Axialrings sind. Die hintere Endwand wird durch den hinteren Axialring geschützt. Die äußere ringförmige Oberfläche hat mindestens eine Wärmeableitungsnut, die sich nach innen, in Richtung der Achsen erstreckt, und nach hinten bis zum Ereichen einer hinteren Endwand erstreckt, und nach vorne durch eine Vorderkante, die kurz vor der Vorderendwand stoppt, begrenzt wird, und dabei zusammen mit der Endwand einen Hohlraum definiert. Der Hohlraum erstreckt sich nach innen durch die innere rohrförmige Oberfläche und heraus aus der vorderen Endwand, um mit einem Kanal zwischen der Lagerwelle und der Magnetmontiereinheit derart verbunden zu sein, so dass er stromaufwärts einer internen Leitung des Antriebsrads angeordnet ist.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich:

1 ist eine schematische Teilansicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Drehlagervorrichtung, bei Montage in einer Magnetantriebspumpe;

2 ist eine perspektivische Ansicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels;

3 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Drehlagervorrichtung;

4 ist eine perspektivische Ansicht des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehlagervorrichtung.

Bevor die vorliegende Erfindung detaillierter beschrieben wird, soll erwähnt werden, dass in der Beschreibung durchgängig die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen der gleichen Elemente verwendet wurden.

Bezugnehmend auf die 1 und 2 ist das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehlagervorrichtung zum Montieren eines auf einer Lagerwelle 91 einer Magnetantriebspumpe 9 drehbaren Rotators 90 angepasst. Die Lagerwelle 91 definiert eine Achse (X). Die Pumpe 9 enthält ein Gehäuse mit vorderen und hinteren Kammern 94, 96 die entlang der Achse (X) miteinander verbunden sind. Die vordere Kammer 94 hat einen Einlass 941 und einen Auslass 942, der sich relativ zur Achse (X) radial erstreckt. Ferner enthält die Pumpe 9 einen ringförmigen Antriebsmagneten 98, der radial und außerhalb der hinteren Kammer 96 angeordnet ist, und der durch einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) um die Achse (X) gedreht wird. Der Rotator 90 hat eine ringförmige Magnetmontiereinheit 92, die in der hinteren Kammer 96 um die Achse (X) rotierbar angeordnet ist, und die radial durch einen Kanal 1 von der Lagerwelle 91 beabstandet ist, und die darin einen ringförmigen Antriebsmagneten 99 aufnimmt, der durch eine Drehbewegung des Antriebsmagneten 98 zum Rotieren angeregt wird, und ein Antriebsrad 95, das vor der Magnetmontiereinheit 92 angeordnet ist. Das Antriebsrad 95 hat eine interne Leitung 2 und ist in der vorderen Kammer 94 derart angeordnet, dass die interne Leitung 2 jeweils stromaufwärts und stromabwärts des Auslasses 942 und des Einlasses 941 angeordnet ist, um einen ersten Strömungspfad zu errichten, und dass die internen Leitungen 2 jeweils stromaufwärts und stromabwärts des Auslasses 942 und des Kanals 1 angeordnet sind, um einen zweiten Strömungspfad zu errichten. Ferner enthält die Pumpe 9 einen hinteren Axialring 93 mit der die Lagerwelle 91 montiert ist und der die Achse (X) umschließt.

Die Drehlagervorrichtung der Erfindung enthält eine Rohrhülse 3, die eine innere rohrförmige Oberfläche 37 hat, die dazu angepasst ist, um die Lagerwelle 91 drehbar zu umschließen, eine äußere ringförmige Oberfläche 32, die an der Magnetmontiereinheit 92 befestigt ist, und vordere und hintere Endwände 31, 33die jeweils in der Nähe des Antriebsrads 95 und des hinteren Axialrings 93 angeordnet sind. Speziell die äußere ringförmige Oberfläche 32 hat ein ebenes Oberflächensegment 36, das in einen Keileingriff mit der Magnetmontiereinheit 92 gebracht wird, um das Einpassen der Rohrhülse 3 mit der Magnetmontiereinheit 92 entlang der Achse (X) zu vereinfachen. Die vordere Endwand 31 ist derart angeordnet, um gegen einen inneren Flansch der Magnetmontiereinheit 92 anzustoßen, um somit ein totes Ende 4 im Kanal 1 auszubilden. Die hintere Endwand 33 ist derart angeordnet, um durch den Axialring 93 geschützt zu sein und eine begrenzte axiale Bewegung fortzusetzen, d. h. eine Schubbewegung in Längsrichtung parallel zur Achse (X).

Die äußere ringförmige Oberfläche 32 hat eine Vielzahl von Wärmeableitungsnuten 321, die winkelig voneinander beabstandet sind. Jede der Wärmeableitungsnuten 321 erstreckt sich nach innen in Richtung der Achsen (X), und erstreckt sich nach hinten bis zum Erreichen der hinteren Endwand 33 und nach vorne, um an einer Vorderkante 322, die kurz vor der vorderen Endwand 31 stoppt, begrenzt zu werden, um gemeinsam mit der vorderen Endwand 31 einen Hohlraum 5 zu definieren. Der Hohlraum 5 ist derart konfiguriert, dass er sich nach innen durch die innere rohrförmige Oberfläche 37 und heraus aus der vorderen Endwand 31 erstreckt und mit dem Kanal 1 verbunden ist, so dass er stromaufwärts der internen Leitung 2, hinsichtlich des zweiten Strömungspfads, angeordnet ist.

Die hintere Endwand 33 hat eine hintere Umfangsoberfläche 331, die derart angeordnet ist, dass sie dem hinteren Axialring 93 gegenübersteht und die durch eine Vielzahl von hinteren Ausschnittsabschnitten 6 die winkelig voneinander beabstandet sind, unterbrochen wird. Jede der hinteren Ausschnittsabschnitte 6 erstreckt sich in Längsrichtung, um die entsprechenden Wärmeableitungsnuten 321 mit der inneren rohrförmigen Oberfläche 37 zu verbinden.

Die innere rohrförmige Oberfläche 37 hat eine sich spiralförmig erstreckende Nut 371, die sich derart erstreckt, um die Hohlräume 5 mit der hinteren Umfangsoberfläche 331 zu verbinden, um die Wärmekonvektion innerhalb des Innenraums der Rohrhülse 3 zu erleichtern.

Ferner hat in dieser Ausführungsform die äußere ringförmige Oberfläche 32 eine umlaufende Nut 34, die sich umlaufend um die Achse (X) erstreckt, und sich nach innen und radial derart erstreckt, dass die Fluidströmung aus nach der hinteren Umfangsoberfläche 331 zu der umlaufenden Nut 34 umgelenkt wird, bevor das Fluid in die Wärmeableitungsnuten 321 eintritt.

Beim Auftreten von Trockenlauf, z. B. wenn der Pumpe keine Flüssigkeit zugeführt wird, wird die hintere umlaufende Oberfläche 331 gezwungen, mit dem hinteren Axialring 93 in Reibkontakt zu gelangen, und Luft kann durch die sich spiralförmig erstreckende Nut 371 zur Wärmeabfuhr im Innenraum der Rohrhülse 3 strömen. Zusätzlich bilden die hinteren Ausschnittsabschnitte 6, die umlaufende Nut 34, die wärmeableitenden Nuten 321 und die Hohlräume 5 zusammen einen konvektiven Kühldurchgang an der Außenseite der Rohrhülse 3. Damit wird sogar bei längerfristigen Trockenläufen genügend Belüftung zur Kühlung bereitgestellt, und somit die Rohrhülse 3 auf einer geringen Temperatur gehalten. Darüber hinaus kann durch eine Ausstattung des ebenen Oberflächensegments 36 mit einem Keileingriff mit der Magnetmontiereinheit 92 eine Rotation der Rohrhülse 3 verhindert werden.

Bezugnehmend auf die 3 ist die Konstruktion des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Drehlagervorrichtung gemäß der Erfindung ähnlich zu der des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels gezeigt, mit der Ausnahme, dass die hinteren Ausschnittsabschnitte 6 weggelassen sind. Daher bilden die umlaufende Nut 34, die Wärmeableitungsnuten 321 und die Hohlräume 5 zusammen einen konvektiven Kühldurchgang.

Bezugnehmend auf die 4 ist die Konstruktion des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Drehlagervorrichtung gemäß dieser Erfindung ähnlich zu der des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels gezeigt, mit der Ausnahme, dass die umlaufende Nut 34 weggelassen ist. Daher bilden die hinteren Ausschnittsabschnitte 6 die Wärmeableitungsnuten 321 und die Hohlräume 5 zusammen einen konvektiven Kühldurchgang.


Anspruch[de]
Drehlagervorrichtung, angepasst zum Montieren eines auf einer Lagerwelle (91) einer magnetischen Antriebspumpe (9) drehbaren Rotators (90), wobei die Lagerwelle (91) eine Achse (X) definiert, die Pumpe (9) ein Gehäuse enthält, dass vordere und hintere Kammern (94, 96) hat, die miteinander entlang der Achse (X) in Verbindung stehen, wobei die vordere Kammer (94) einen Einlass (941) und einen Auslass (942) hat, der sich relativ zur Achse (X) radial erstreckt, und die Pumpe (9) ferner einen Antriebsmagneten (98) enthält, der radial und außerhalb der hinteren Kammer (96) angeordnet ist, und welcher um die Achse (X) durch einen Antriebsmotor gedreht wird, und der Rotator (90) eine Magnetmontiereinheit (92) hat, die in der hinteren Kammer (96) derart angeordnet ist, dass sie um die Achse (X) rotierbar ist, und welche radial von der Lagerwelle (91) durch einen Kanal (1) beabstandet ist, und welche darin einen Antriebsmagneten (99) aufnimmt, der durch eine Drehbewegung des Antriebsmagneten (98) zum Rotieren angeregt wird, und ein Antriebsrad (95), dass vor der Magnetmontiereinheit (92) angeordnet ist, wobei das Antriebsrad (95) eine interne Leitung (2) hat, und in der vorderen Kammer (94) derart angeordnet ist, dass die interne Leitung (2) jeweils stromaufwärts und stromabwärts vom Auslass (942) und vom Einlass (941) liegt, um einen ersten Strömungspfad zu errichten, und dass die interne Leitung (2) jeweils stromaufwärts und stromabwärts vom Auslass (942) und vom Kanal (1) liegt, um einen zweiten Strömungspfad zu errichten, und die Pumpe (9) ferner einen hinteren Axialring (93) enthält, der mit der Lagerwelle (91) montiert ist und der die Achse (X) umschliesst, wobei die Drehlagervorrichtung enthaltend:

eine Rohrhülse (3), die eine innere rohrförmige Oberfläche (37) hat, die derart angepasst ist, dass sie die Lagerwelle (91) drehbar umschliesst, eine äußere rohrförmige Oberfläche (32), die derart angepasst ist, dass sie mit der Magnetmontiereinheit (92) befestigt ist, und vordere und hintere Endwände (31, 33), die derart angepasst sind, dass sie jeweils in der Nähe des Antriebsrads (95) und des hinteren Axialrings (93) sind, dass die vordere Endwand (31) derart konfiguriert ist, um ein totes Ende (4) im Kanal (1) auszubilden, dass die hintere Endwand (33) derart angeordnet ist, dass sie durch den hinteren Axialring (93) geschützt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die äußere ringförmige Oberfläche (32) mindestens eine Wärmeableitungsnut (321) hat, die sich nach innen in Richtung der Achse (X) erstreckt, und nach hinten bis zum Erreichen der hinteren Endwand (33), und nach vorne, um an einer Vorderkante (322), die kurz vor der vorderen Endwand (31) stoppt, begrenzt zu sein, um dadurch zusammen mit der vorderen Endwand (31) einen Hohlraum (5) zu definieren, wobei sich der Hohlraum (5) nach innen durch die innere ringförmige Oberfläche (37) und heraus aus der vorderen Endwand (31) erstreckt, um mit dem Kanal (1) in Verbindung zu stehen, so dass er hinsichtlich des zweiten Strömungspfads stromaufwärts der internen Leitung (2) angeordnet ist.
Drehlagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Endwand (33) eine hintere Umfangsoberfläche (331) aufweist, die dem hinteren Axialring (93) gegenübersteht, und die durch mindestens einen hinteren Ausschnittsabschnitt (6), der sich in Längsrichtung, parallel zur Achse (X), erstreckt, unterbrochen wird, um die Wärmeableitungsnuten (321) mit der inneren rohrförmigen Oberfläche (37) zu verbinden. Drehlagervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere rohrförmige Oberfläche (37) eine sich spiralförmig erstreckende Nut (371) hat, die sich derart erstreckt, dass der Hohlraum (5) mit der hinteren Umfangsoberfläche (331) in Verbindung steht, um die Wärmekonvektion innerhalb des Innenraums der Rohrhülse (3) zu vereinfachen. Drehlagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere ringförmige Oberfläche (32) ein ebenes Oberflächensegment (36) hat, das dazu angepasst ist, mit der Magnetmontiereinheit (92) in einen Keileingriff gebracht zu werden, um das Einsetzen der Rohrhülse (3) in die Magnetmontiereinheit (92) entlang der Achse (X) zu vereinfachen. Drehlagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Endwand (33) eine hintere Umfangsoberfläche (331) hat, die dem Axialring (93) gegenübersteht, und dass die äußere ringförmige Oberfläche (32) eine umschließende Nut (34) besitzt, die sich umlaufend um die Achse (X) erstreckt und die sich nach innen und radial derart erstreckt, dass die Fluidströmung hinter der hinteren umlaufenden Oberfläche (331) zur umschließenden Nut (34) umgeleitet wird, bevor die Fluidströmung in die Wärmeableitungsnut (321) eintritt.






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