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Patent Searching and Data


Title:
MAGNETICALLY COUPLED CENTRIFUGAL PUMP FOR CORROSIVE MEDIA
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/101698
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a magnetically coupled centrifugal pump for pumping a fluid medium, comprising a housing (1) in which a separating can (3), which has a bottom (4), a shell (5) and a flange (6) clamped between two parts (2, 7) of the housing (1), separates a pump chamber (8) through which the medium flows from a driving rotor (10) carrying permanent magnets (11) on the circumference thereof, the rotor being driven by a motor (27). The pump furthermore comprises an intake opening (25) flowing into the pump chamber (8) and an outlet opening (26) leading out of the pump chamber (8), and an impeller (22) disposed in the pump chamber (8), the impeller being rotationally fixed to a hub (13), which is supported on an axis (14) by means of one or more ceramic rolling bearings (15, 16) and bears permanent magnets (12), which are opposite from the permanent magnets (11) of the driving rotor (10). According to the invention, the ceramic rolling bearings (15, 16) and the permanent magnets (12) provided in the hub (12) are disposed in the separating can (3), while the impeller (22) is disposed outside of the separating can (3) in the pump chamber (8) and the permanent magnets (11) of the driving rotor (10) are disposed in a section of the driving rotor (10) that at least partially encloses the shell (5) of the separating can (3), and at least the surfaces coming in contact with the medium in the pump chamber (8) are not metal.

Inventors:
RENNER WOLFGANG (DE)
RENNER MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/001361
Publication Date:
August 28, 2008
Filing Date:
February 21, 2008
Export Citation:
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Assignee:
RENNER GMBH (DE)
RENNER WOLFGANG (DE)
RENNER MARTIN (DE)
International Classes:
F04D13/02; F04D7/06; F04D29/049
Foreign References:
US4013384A1977-03-22
EP1329638A12003-07-23
DE3207166A11982-12-09
US20060245955A12006-11-02
Other References:
WILFRIED J. BARTZ: "Keramiklager", 2003, EXPERT VERLAG, pages: 122,123
Attorney, Agent or Firm:
TWELMEIER MOMMER & PARTNER (Pforzheim, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Magnetgekuppelte Kreiselpumpe zum Pumpen eines fluiden Mediums, mit einem Gehäuse (1), in welchem ein Spalttopf (3), welcher einen Boden (4), einen Mantel (5) und einen zwischen zwei Teilen (2, 7) des Gehäuses (1) eingespannten Flansch (6) hat, einen von dem Medium durchströmten Pumpenraum (8) von einem an seinem Umfang Permanentmagnete (11) tragenden treibenden Läufer (10) trennt, welcher von einem Motor (27) angetrieben ist, mit einer in den Pumpenraum (8) mündenden Ansaugöffnung (25) und mit einer aus dem Pumpenraum (8) herausführenden Auslassöffnung (26), mit einem im Pumpenraum (8) angeordneten Laufrad (22), welches drehfest mit einer Nabe (13) verbunden ist, welche mittels eines oder mehrerer keramischer Wälzlager (15, 16) auf einer Achse (14) gelagert ist und Permanentmagnete (12) trägt, denen die Permanentmagnete (11) des treibenden Läufers (10) gegenüberliegen, wobei die keramischen Wälzlager (15, 16) und die in der Nabe (13) vorgesehenen Permanentmagnete (12) in dem Spalttopf (3) angeordnet sind, wohingegen das Laufrad (22) außerhalb des Spalttopfes (3) im Pumpenraum (8) angeordnet ist und die Permanentmagnete (11) des treibenden Läufers (10) in einem den Mantel (5) des Spalttopfes (3) wenigstens teilweise umgebenden Abschnitt des treibenden Läufers (10) angeordnet sind, und wenigstens die im Pumpenraum (8) mit dem Medium in Berührung kommen- den Oberflächen nicht metallisch sind.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (5) des Spalttopfes (3) zylindrisch oder nahezu zylindrisch ist.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Spalttopfes (3) größer ist als der Außendurchmesser seines Mantels (5).

4. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (15c, 16c) und die Laufringe(15a, 15b, 16a, 16b) der Wälzlager (15, 16) aus Zirkonoxyd, Siliziumkarbid oder Siliziumnitrid bestehen.

5. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (15c, 16c) eine mittlere Rauhigkeit R a £ 0,05 μm haben.

6. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen der Wälzlagerringe (15a, 15b, 16a, 16b) eine mittlere Rauhigkeit von < 0,32 μm haben.

7. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Wälzlager (15, 16) als Radiallager ausgebildet sind.

8. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein keramisches Wälzlager in axialer Bauform zwischen der Nabe (13) und ihrer Achse (14) vorgesehen ist.

9. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse (14) eine Lauffläche (15d, 16d, 34) für die Wälzkörper (15c, 16c, 30c) eines keramischen Wälzlagers (15, 16, 30) ausgebildet ist.

10. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor vorgesehen ist, welcher eine beim Trockenlaufen der Pumpe auftretende oder sich verändernde Messgröße erfasst.

11. Kreiselpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor auf akustische Signale empfindlich ist.

12. Die Verwendung einer Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche für das Pumpen von korrosiven Medien, insbesondere in der chemischen Verfahrenstechnik.

Description:

Magnetgekuppelte Kreiselpumpe für korrosive Medien

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine magnetgekuppelte Kreiselpumpe zum Pumpen eines flui- den Mediums mit einem Gehäuse, in welchem ein Spalttopf, welcher einen Boden, einen Mantel und einen zwischen zwei Teilen des Gehäuses eingespannten Flansch hat, einen von dem Medium durchströmten Pumpenraum von einem an seinem Umfang Permanentmagnete tragenden Läufer trennt, welcher von einem Motor angetrieben ist. In den Pumpenraum mündet eine Ansaugöffnung und für den Austritt des Mediums ist eine aus dem Pumpenraum herausführende Auslassöffnung vorhanden. Im Pumpenraum ist ein Laufrad angeordnet, welches drehfest mit einer Nabe verbunden ist, welche auf einer Achse gelagert ist und Permanentmagnete trägt, denen die Permanentmagnete des treibenden Läufers gegenüberliegen. Die Nabe ist mit ihren Permanentmagneten in dem Spalttopf angeordnet, welcher einen zylindrischen oder nahezu zylindrischen Mantel hat. Ein Laufrad ist außerhalb des Spalttopfes im Pumpenraum angeordnet. Bei einer als Zentrifugalpumpe ausgebildeten Kreiselpumpe wird durch Rotation des Laufrades das Medium durch eine axial angeordnete

Ansaugöffnung angesaugt und durch eine radial angeordnete Auslassöffnung aus dem Pumpenraum herausgefördert. Bei einer als Peripheralpumpe oder Seitenka- nalpumpe ausgebildeten Kreiselpumpe wird das Medium durch Rotation des Laufrades durch eine radial angeordnete Ansaugöffnung angesaugt und durch eine radial angeordnete Auslassöffnung aus dem Pumpenraum herausgefördert. Dabei liegen die Einlassöffnung und die Auslassöffnung einander nicht diagonal gegenüber; über ihrem in Umfangsrichtung des Laufrades genommenen größeren Abstand erstreckt sich ein Pumpkanal, wohingegen im übrigen zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung eine Sperre vorgesehen ist.

Angetrieben wird das Laufrad mittelbar durch einen elektrischen Motor, welcher mechanisch mit dem treibenden Läufer verbunden ist, welcher den Mantel des Spalttopfes wenigstens teilweise umgibt und die Permanentmagnete trägt, welche durch magnetische Kupplung mit den Permanentmagneten des Laufrades die Drehbewe- gung des treibenden Läufers auf das Laufrad übertragen. Der magnetgekuppelte Antrieb ermöglicht es, mit der Kreiselpumpe korrosive und aggressive Medien zu pumpen, ohne das Antriebsaggregat zu gefährden, weil dieses durch den ruhenden Spalttopf hermetisch vom Pumpenraum getrennt ist. Für das Pumpen aggressiver und korrosiver Medien sind die im Pumpenraum mit dem Medium in Berührung kommenden Oberflächen nicht metallisch, sondern bestehen aus einem Kunststoff wie z.B. Polypropylen (PP), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) oder aus einer Oxidkeramik, insbesondere aus Aluminiumoxid.

Als Lager für die magnetgekuppelte Kreiselpumpe für aggressive und korrosive Medien werden durchweg Gleitlager aus einer Aluminiumoxidkeramik, aus Kohle oder aus Kunststoff verwendet, welche durch das zu pumpende Medium selbst geschmiert werden, indem das Medium am Mantel des Spalttopfes entlang zu dessen Boden strömt, dort umgelenkt wird und anschließend die Gleitlager durchströmt, wo- zu Spalte vorgesehen sind.

Die Anwender solcher Pumpen fordern, dass die Pumpen trocken laufsicher sein sollen. Trotz aller konstruktiver Bemühungen gibt es jedoch bisher keine wirklich tro- ckenlaufsichere Pumpe für aggressive und korrosive Medien. Kommt es zu einem

Trockenlaufen, dann erhitzen sich die keramischen Gleitlager sehr schnell auf Temperaturen, die für die im Pumpenraum verwendeten Kunststoffe unverträglich sind und zu einem Versagen der Pumpe führen, so dass diese ausgetauscht werden muss, was aufwendig ist und Betriebsstörungen und Betriebsunterbrechungen nach sich zieht.

Aus der EP 1 329 683 A1 ist eine magnetgekuppelte Kreiselpumpe anderer Gattung bekannt, welche besonders für den Einsatz in der sterilen Verfahrenstechnik ausgebildet ist. Bei ihr liegt der treibende Läufer nicht außerhalb, sondern innerhalb des Spalttopfes. Dafür liegen das Laufrad und seine Nabe nicht im Spalttopf, sondern außerhalb des Spalttopfes und die Permanentmagneten, mit welchen die Permanentmagnete des treibenden Läufers eine magnetische Kopplung eingehen müssen, sind nicht in der Nabe angeordnet, sondern am äußeren Umfang des Laufrades. Dieser andersartige Aufbau ermöglicht es, den Pumpenraum für Zwecke der Sterili- sierung vollständig zu entleeren. Ein tiefer, zylindrischer oder nahezu zylindrischer Spalttopf, wie er für Pumpen für korrosive Medien verwendet wird, würde eine vollständige Entleerung und Sterilisierung des Pumpenraumes enorm erschweren und würde erst recht nach einem Entleeren der Pumpe das erneute Füllen der Hohlräume im Spalttopf mit dem zu pumpenden Medium erschweren, weil sich die Luft, die sich dort bei einem Entleeren angesammelt hat, aus den engen Spalten und aus sonstigen schwer zugänglichen Hohlräumen nur schwer wieder verdrängen lässt. Die aus der EP 1 329 683 A1 bekannte Pumpe vermeidet deshalb weitestgehend solche Spalte und ordnet das Laufrad nicht im Spalttopf, sondern außerhalb des Spalttopfes an, der in diesem Fall aus einem tief gezogenen Blech besteht. Um die Pumpe für kurze Trockenlaufphasen geeignet zu machen, hat das Laufrad eine Nabe mit zwei keramischen Kugellagern, deren innere Laufringe auf einer metallischen Achse sitzen und auf deren äußere Laufringe eine metallische Hülse aufgeschrumpft ist, auf welche das eigentliche Laufrad geschweißt ist.

Für das Pumpen korrosiver Medien, wofür insbesondere in der chemischen Verfahrenstechnik ein Bedarf besteht, ist die aus der EP 1 329 683 A1 bekannte Pumpe nicht zu gebrauchen. Hinzu kommt, dass sie nur mit einer verhältnismäßig geringen Leistung angetrieben werden kann, weil der zur Vermeidung langer und enger Spalte

gewählte kurze Aufbau des Laufrades und seiner Nabe keine langen Magnetanordnungen erlaubt, die für das übertragen höherer Drehmomente erforderlich wären.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetgekuppelte Kreiselpumpe zu schaffen, welche sich besonders für das Pumpen korrosiver und aggressiver Medien eignet und in höherem Maße für einen Trockenlauf geeignet ist als bisherige Pumpen für diesen Einsatzzweck.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine magnetgekuppelte Kreiselpumpe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass bei magnetgekuppelten Kreiselpumpen in der für das Pumpen korrosiver Medien gebräuchlichen Bauart, bei welcher die mit Permanentmagneten bestückte Nabe des Laufrades der Pumpe in einem tiefen Spalttopf angeordnet ist, die Lagerung der Nabe auf der Achse des Laufrades mit einem oder mehreren keramischen Wälzlagern anstelle von keramischen Gleitlagern die Betriebssicherheit und insbesondere die Sicherheit gegenüber einem Trockenlaufen der Lager unerwartet stark erhöht. Außerdem haben sich Befürchtungen als un- begründet erwiesen, Ablagerungen, die im Ringspalt von Gleitlagern zermalen und ausgeschwemmt werden können, würden bei Einsatz eines Wälzlagers bald zu einem Lagerschaden führen.

Die Vorteile, die durch die Erfindung erzielt werden, sind überzeugend: • Der mit der erfindungsgemäßen Pumpe erzielte sprunghafte Fortschritt in der Betriebssicherheit, insbesondere im Ausmaß der Trockenlaufeignung, rechtfertigt es erstmals, bei Pumpen der erfindungsgemäßen Gattung von einer wirklichen Trockenlaufsicherheit zu reden.

• Bei der Konstruktion der magnetgekuppelten Kreiselpumpe muss nicht mehr darauf Rücksicht genommen werden, dass eine Schmierung der Lager durch das zu pumpende Medium in jedem Fall gewährleistet ist.

• Die Nabe des Laufrades der Pumpe kann praktisch beliebig verlängert werden, ohne dass man ein Versagen der Pumpe durch Trockenlaufen befürchten muss.

• Für die Anzahl der Magnete, die das Drehmoment übertragen, gibt es prak- tisch keine Einschränkungen mehr, so dass auch sehr leistungsfähige Pumpen gebaut werden können.

• Magnetgekuppelte Kreiselpumpen erleiden bei der übertragung des Drehmomentes vom treibenden Läufer auf das Laufrad der Pumpe Induktionsverluste, die mit der Relativgeschwindigkeit zwischen den rotierenden Permanentmag- neten und dem stillstehenden Mantel des Spalttopfes zunehmen, sofern der

Spalttopf elektrisch leitfähiges Material aufweist. Die Induktionsverluste können bei einer erfindungsgemäßen Pumpe verringert werden, indem man den Durchmesser der Nabe und entsprechend den Durchmesser des Kranzes der Permanentmagnete des treibenden Läufers verringert. Zwar lassen sich auf einem verringerten Umfang nur noch weniger Dauermagnete anordnen, doch kann das durch eine Verlängerung der Nabe und des treibenden Läufers ausgeglichen werden, ohne eine Beschädigung der Pumpe durch Trockenlaufen befürchten zu müssen.

• Herkömmliche magnetgekuppelte Kreiselpumpen mit Gleitlagern haben ein Axialspiel, welches durch zusätzliche, axial wirksame Magnete begrenzt werden muss, wie es z.B. die EP 1 152 151 A1 offenbart. Dieser Aufwand kann erfindungsgemäß eingespart werden, da die erfindungsgemäß eingesetzten keramischen Wälzlager bereits in der Lage sind, einen gewissen Axialdruck aufzunehmen, der durch die Pumpwirkung entsteht. • Durch die stark verbesserte Trockenlaufeignung lassen sich im Pumpenraum Kunststoffe einsetzen, die eine geringere Temperaturbeständigkeit haben, als das bisher möglich war. Die Temperaturbeständigkeit der Kunststoffe ist für eine erfindungsgemäße magnetgekuppelte Kreiselpumpe kein einschränkendes Auswahlkriterium mehr, vielmehr können die Kunststoffe ohne Rücksicht auf ihre Temperaturbeständigkeit allein unter den Gesichtspunkten der chemischen Beständigkeit, der mechanischen Eigenschaften und des Preises ausgewählt werden.

• Die Anordnung der Magnete im Bereich der Nabe, dicht an der Achse des Laufrades, erleichtert einen stabilen Aufbau und einen ruhigen Lauf des Laufrades und erhöht die Lebensdauer der Pumpe.

Der Mantel des Spalttopfes ist, wie an sich bekannt, zylindrisch oder nahezu zylindrisch. Nahezu zylindrisch bedeutet eine geringfügige, das Entformen des Spalttopfes erleichternde Konizität.

Die Länge des Spalttopfes ist zur Erzielung eines ruhigen Laufes und einer exakten Ausrichtung des Laufrades der Pumpe und zur übertragung hoher Drehmomente vorzugsweise größer als der Außendurchmesser des Mantels des Spalttopfes. Die Länge des Spalttopfes stimmt dabei ungefähr mit der Länge der Nabe überein, die im Spalttopf steckt. Sie kann ohne weiteres bis zu einem Mehrfachen des Außendurchmessers des Mantels des Spalttopfes betragen.

Als Material für die Wälzkörper und die Laufringe der keramischen Wälzlager eignen sich besonders Zirkonoxid, Silizumkarbid und Siliziumnitrid. Sie zeichnen sich durch eine hohe Härte, Festigkeit und chemische Beständigkeit aus und lassen sich mit hoher Maßhaltigkeit und Oberflächengüte herstellen.

Vorzugsweise haben die Wälzkörper eine mittlere Rauhigkeit von weniger als 0,1 μm, noch besser von weniger als 0,05 μm, und die Laufflächen der Wälzlagerringe haben vorzugsweise eine mittlere Rauhigkeit von nicht mehr als 0,35 μm, insbesondere eine mittlere Rauhigkeit von nicht mehr als 0,32 μm. Untersuchungen an einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe mit solchen Wälzlagern haben gezeigt, dass selbst im Trockenlauf über Stunden und Tage die Temperatur der Wälzlager nur um wenige Grad Celsius ansteigt, so dass bei einer erfindungsgemäßen Pumpe mit solchen keramischen Wälzlagern erstmals eine absolute Trockenlaufsicherheit vorliegt. Dabei ist der dafür erforderliche zusätzliche Aufwand gemessen an dem damit er- zielbaren technischen Fortschritt und der erzielbaren hohen Betriebssicherheit unbedeutend.

Die Wälzlager können als Kugellager oder als Rollenlager ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von radialen Rillenkugellagern. Vorzugsweise

wird die Nabe auf zwei Radiallagern gelagert. Falls die Fähigkeit der Radiallager, axiale Kräfte aufzunehmen, in Einzelfall unzureichend sein sollte, können zusätzlich ein oder zwei keramische Axiallager vorgesehen werden oder ein radiales Kugellager durch zwei als radiale Schulterlager ausgebildete Kugellager ersetzt werden kann.

Bei Verwendung einer keramischen Achse können unmittelbar auf dieser die Laufflächen für die Wälzkörper der Wälzlager ausgebildet werden, wodurch sich gesonderte innere Laufringe der Wälzlager einsparen lassen.

Zwar wird eine erfindungsgemäße Pumpe durch Trockenlaufen nicht mehr gefährdet, doch kann das Trockenlaufen eine Ursache haben, die eine Gefährdung der Anlage, in welcher die Pumpe betrieben wird, oder des darin gepumpten Mediums bedeuten. Um dieses zu erkennen, ist im Zusammenhang mit der Pumpe vorzugsweise ein Sensor vorgesehen, welcher eine beim Trockenlaufen der Pumpe auftretende oder sich verändernde Messgröße erfasst. Das Auftreten einer solchen Messgröße oder die Veränderung einer solchen Messgröße kann als ein Hinweis auf ein Trockenlaufen an eine Bedienungsperson oder an eine Schaltwarte übermittelt werden und veranlassen, dass die Ursache überprüft wird. Vorzugsweise ist ein akustischer Sensor vorgesehen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass keramische Wälzlager im Trockenlauf charakteristische Geräusche aussenden, welche nicht vorhanden sind, wenn die keramischen Wälzlager von dem zu pumpenden Medium umgeben und durchdrungen sind. Diese charakteristischen Geräusche lassen sich durch einen akustischen Sensor leicht entdecken und von anderen Geräuschen unterscheiden, wobei die Unterscheidung dadurch verbessert werden kann, dass das typische Frequenzspektrum der Geräusche ermittelt und die Empfindlichkeit des akustischen Sensors auf einen Frequenzbereich eingeengt wird, in welchem die charakteristischen Trockenlaufgeräusche besonders stark auftreten.

Bei herkömmlichen magnetgekuppelten Kreiselpumpen, deren Laufrad auf kerami- sehen Gleitlagern gelagert ist, wäre eine solche überwachung schon deshalb sinnlos, weil die Pumpe bereits nach wenigen Sekunden eines Trockenlaufens ausgefallen sein würde.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Figur 1 zeigt eine magnetgekuppelte Kreiselpumpe in einer als Zentrifugalpumpe ausgebildeten Bauform in einer teilweise längs geschnittenen Seitenansicht,

Figur 2 zeigt als Detail das Laufrad der Kreiselpumpe im Längsschnitt,

Figur 3 zeigt als Detail die Nabe für das Laufrad der Pumpe in einem

Längsschnitt,

Figur 4 zeigt die Achse, welche das Laufrad und die Nabe aufnimmt, in einer Seitenansicht,

Figur 5 zeigt die Achse in einer Ansicht auf das in Figur 4 rechte Ende der Achse, die

Figuren 6 bis 8 zeigen im Längsschnitt abgewandelte Naben für eine Pumpe der in Figur 1 dargestellten Bauart, und

Figur 9 zeigt im Längsschnitt eine Nabe mit herkömmlichen Gleitlagern.

Die in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Pumpe hat ein zweiteiliges Gehäuse 1. Das hintere Teil 2 des Gehäuses 1 nimmt einen Spalttopf 3 auf, welcher einen Boden 4, einen geringfügig konischen Mantel 5 und einen Flansch 6 hat, welcher zwischen dem hinteren Teil 2 des Gehäuses und einem vorderen Teil 7 des Gehäuses eingespannt ist und auf diese Weise einen vom Medium durchströmten Pumpenraum 8 von einem hinteren Raum 9 trennt, in welchem ein Läufer 10 gelagert ist, welcher durch einen Elektromotor 27 angetrieben ist, welcher am rückwärtigen Ende des Gehäuses 1 angebracht ist.

Der Läufer 10 ist topfförmig ausgebildet und umgibt den Spalttopf 3. Am inneren Umfang des Läufers 10 sind Permanentmagnete 11 angebracht. Ihnen liegen Permanentmagnete 12 gegenüber, welche in eine Hülse 29 eingebettet sind, welche auf einer Nabe 13 angebracht ist, die in dem Spalttopf 3 angeordnet und drehbar auf ei- ner Achse 14 gelagert ist. Die Hülse 29 mit den Permanentmagneten 12 ist mit der Nabe 13 drehfest verbunden.

Zwischen der Achse 14 und der Nabe 13 sind zwei keramische radiale Rillenkugellager 15 und 16 angeordnet. Der innere Laufring 15a des hinteren Kugellagers 15 liegt an einer hinteren Bundfläche 17 der Achse 14 an. Der innere Laufring 16a des vor- deren Kugellagers 16 liegt an einer vorderen Bundfläche 18 der Achse 14 an. Der äußere Laufring 15b des hinteren Kugellagers 15 ist durch einen in die Nabe 13 eingreifenden Sicherungsring 19 gesichert. Der äußere Laufring 16a des vorderen Kugellagers 16 ist zwischen einer Bundfläche 20 an der Nabe 13 und einem zylindrischen Fortsatz 21 eines Laufrades 22 eingespannt, welches außerhalb des Spalttop- fes 3 am vorderen Ende der Nabe 13 angebracht ist.

Die Achse 14 steckt mit ihrem hinteren Ende in einer am Boden 4 des Spalttopfes 3 vorgesehenen Ausnehmung 23 und mit ihrem vorderen Ende in einer im vorderen Gehäuseteil 7 ausgebildeten Halterung 24. Das hintere Ende der Achse 14 ist, wie in Figur 5 dargestellt, abgeflacht. Die Abflachung ist mit der Bezugszahl 28 bezeichnet. Die Ausnehmung 23 im Boden 4 des Spalttopfes 3 ist dazu passend ebenfalls abgeflacht; dadurch ergibt sich ein formschlüssiger Eingriff, welcher eine Drehung der Achse 14 verhindert.

Die Lauf ringe 15a, 15b, 16,a und 16b der Kugellager sowie die Kugeln 15c und 16c bestehen aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere aus Siliziumnitrid oder Zirkonoxyd. Ein nicht dargestellter Kugelkäfig besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Aus Kunststoff bestehen auch das vordere Gehäuseteil 7, die Nabe 13 und das Laufrad 22, welches durch seine Drehung die Pumpwirkung erzeugt. Der Motor 27 treibt den Läufer 10. Dieser wiederum treibt durch die magnetische Kopplung zwischen den Permanentmagneten 11 und 12 die Nabe 13 und wird deshalb als treibender Läufer 10 bezeichnet. Das Laufrad 22 dreht sich zusammen mit der Nabe 13, an welcher es befestigt ist, saugt das zu pumpende Medium durch eine axial angeordnete Ansaugöffnung 25 an und fördert es durch eine radial angeordnete Auslassöff- nung 26 aus dem Pumpenraum 8 heraus.

Der Spalttopf 3 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, kann aber auch aus einer Keramik bestehen, z.B. aus Aluminiumoxid. Die Achse 14 besteht vorzugsweise aus Aluminiumoxid, kann aber auch aus einem Kunststoff bestehen.

Ein von der Pumpe angesaugtes flüssiges Medium kann durch einen zwischen der Nabe 13 beziehungsweise deren Hülse 29 und dem Spalttopf 3 bestehenden Ringspalt zum Boden 4 des Spalttopfs 3 strömen. Dort wird das Medium umgelenkt und strömt durch einen zwischen der Achse 14 und dem Laufrad 22 bestehenden Ringspalt zurück, wobei es die beiden keramischen Kugellager 15 und 16 durchdringt und schmiert. Bei einer Unterbrechung der Schmierung der keramischen Kugellager 15 und 16 können diese ohne Schaden trockenlaufen, was durch einen z.B. an der Außenseite des Gehäuses 1 angebrachten akustischen Sensor aufgrund einer für den Trockenlauf charakteristischen, von den keramischen Kugellagern 15 und 16 ausgehenden Geräuschentwicklung erkannt und gemeldet werden kann.

Figur 6 zeigt eine längsgeschnittene Nabe 13 auf einer Achse 14, welche gegenüber der entsprechenden Anordnung in den Figuren 1 bis 5 dahingehend abgewandelt ist, dass anstelle des vorderen Rillenkugellagers 16 ein radiales Rollenlager 30 vorgesehen ist, welches mit seinem inneren Laufring 30a auf der Achse 14 sitzt, mit seinem äußeren Laufring 30b in der Nabe 13 sitzt und zwischen innerem Laufring 30a und äußerem Laufring 30b einen Kranz von vorzugsweise zylindrischen Rollen 30c aufweist.

Das in Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt im Längsschnitt eine Anordnung aus einer Nabe 13 und einer Achse 14, welche sich von der entsprechenden Anordnung im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 5 darin unterscheidet, dass für die beiden Rillenkugellager 15 und 16 kein gesonderter innerer Laufring vorgesehen ist. Stattdessen sind in der Achse 14 Rillen 15d und 16d vorgesehen, so dass die Achse 14 selbst, welche aus einem keramischen Werkstoff besteht, die Funktion der inneren Laufringe der radialen Rillenkugellager 15 und 16 übernimmt.

Figur 8 zeigt eine Anordnung aus einer längsgeschnittenen Nabe 13 und einer Achse 14, welche gegenüber der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Anordnung dahingehend abgewandelt ist, dass anstelle des vorderen Rillenkugellagers 16 ein radiales Rollenlager 30 vorgesehen ist und dass anstelle des hinteren Rillenkugellagers 15 zwei als Schulterlager 31 und 32 ausgebildete radiale Rillenkugellager vorgesehen sind. Das Rollenlager 30 nutzt als Lauffläche 34 für seine zylindrischen Rollen 30c

einen passend abgedrehten und an einer Schulter 33 endenden zylindrischen Abschnitt 34 der Achse 4, welcher anstelle eines inneren Laufringes als Lauffläche für die zylindrischen Rollen 30c dient, welche zwischen einer Schulter 33 der Achse 14 und einer Schulter 3Od des äußeren Laufringes 30b gefangen sind.

Die beiden radialen Schulterlager 31 und 32 sind so angeordnet, dass ihre einseitigen Schultern 31 d und 32d aneinander liegen. Das erlaubt es, zwischen der Achse 14 und der Nabe 13 höhere Axialschübe zu übertragen beziehungsweise aufzufangen.

Alle vorstehend beschriebenen Arten der Lagerung der Nabe 13 auf einer Achse 14 können auch bei einer als Peripheralpumpe oder Seitenkanalpumpe ausgebildeten magnetgekuppelten Kreiselpumpe verwirklicht werden.

Figur 9 zeigt zum Vergleich, wie in einer Pumpe, der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Bauart in der Nabe 13 auch eine Achse 14 in herkömmlicher Weise mittels keramischer Gleitlager 35 und 36 gelagert werden kann, welche durch eine Distanzhülse 37 auf Abstand gehalten sind. Zur Schmierung ist in den Gleitlagern 35 und 36 eine wendeiförmig verlaufende Rille 38 vorgesehen.

Falls gewünscht, kann eine Pumpe in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Bauart auf herkömmliche Gleitlager, wie sie in Figur 9 dargestellt sind, umgebaut werden, und umgekehrt, was ein Vorteil ist.

In allen Ausführungsbeispielen ist beziehungsweise sind zwischen der Nabe 13 und den Lagern, insbesondere in einer oder mehrere Ringnuten der Nabe 13, eine oder mehrere elastomere Ringe 39 vorgesehen, welche einen Ausgleich für die gegenüber metallischen Werkstoffen geringere Druckfestigkeit der keramischen Werkstoffe schaffen.

Bezugszahlen

1 Gehäuse

2 hinteres Teil des Gehäuses

3 Spalttopf

4 Boden

5 Mantel

6 Flansch

7 vorderes Gehäuseteil

8 Pumpenraum

9 hinterer Raum

10 treibender Läufer

11 Permanentmagnete

12 Permanentmagnete

13 Nabe

14 Achse

15 Rillenkugellager

15a innerer Laufring

15b äußerer Laufring

15c Kugeln

15d Rille

16 Rillenkugellager

16a innerer Laufring

16b äußerer Laufring

16c Kugeln

16d Rille

17 hintere Bundfläche

18 vordere Bundfläche

19 Sicherungsring

20 Bundfläche

21 Fortsatz von 22

22 Laufrad

23 Ausnehmung

24 Halterung

25 Ansaugöffnung

26 Auslassöffnung

27 Elektromotor

28 Abflachung

29 Hülse

30 Rollenlager

30a innerer Laufring

30b äußerer Laufring

30c Rollen

31 Schulterlager

31a innerer Laufring

31b äußerer Laufring

31c Kugeln

31d Schulter

32 Schulterlager

32a innerer Laufring

32b äußerer Laufring

32c Kugeln

32d Schulter

33 Schulter

34 Lauffläche, Abschnitt von 14

35 Gleitlager

36 Gleitlager

37 Distanzhülse

38 wendeiförmige Rille

39 elastomere Ringe