• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Es wird eine Pumpvorrichtung für einen Schmelzeofen zur Förderung von flüssigem Metall mit einem Kreiselrad, das von einem Motor über eine Antriebswelle antreibbar ist und in die Schmelze eintaucht und mit einem Förderrohr für die vom Kreiselrad geförderte Schmelze vorgeschlagen. Die Antriebswelle ist in einem rohrförmigen, in die Schmelze eintauchenden Wellentunnel geführt und motorseitig mittels einer im Wellentunnel angeordneten Dichtung gasdicht gelagert. Der Wellentunnel ist mit einem Gas beaufschlagt, das das Eindringen der Schmelze in den Wellentunnel begrenzt.
    公开号:DE102004009546A1
    申请号:DE200410009546
    申请日:2004-02-24
    公开日:2005-09-08
    发明作者:Christoph Brössel；Jens GLÜCKLICH；Sven-Olaf Sauke；Michael Viedenz
    申请人:StrikoWestofen GmbH；
    IPC主号:F04D7-06
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Pumpvorrichtung für einen Schmelzeofen nach demOberbegriff des Hauptanspruchs.
    [0002] BeiSchmelz-, Dosieröfen,insbesondere zur Aufnahme eines Magnesiumbades ist es bekannt, dieMagnesiumschmelze mit einer Kreiselpumpe zu fördern. Dabei ist die Kreiselpumpean einer Säulenkonstruktionbefestigt und ragt in die Magnesiumschmelze hinein. Bei einer solchenbekannten Pumpe backt aber das Magnesium insbesondere im Bereichdes Schmelzespiegels an der Kreiselpumpenwelle an, wodurch sichein Magnesiumkragen bildet. Dieser Kragen ist nachteilig für eine saubereBetriebsweise und verlangt eine häufige Reinigung der Pumpe.
    [0003] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpvorrichtung zum Fördern vonflüssigem Metall,insbesondere Magnesium zu schaffen, die eine robuste Aus führung mitlangen Wartungsintervallen, großerTauchtiefe und großerFörderhöhe gestattet.
    [0004] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß durch diekennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
    [0005] Dadurch,dass die Antriebswelle in einem rohrförmigen, in die Schmelze eintauchendenWellentunnel geführtist und motorseitig mittels einer im Wellentunnel angeordneten Dichtunggasdicht gelagert ist und dass der Wellentunnel mit einem Gas beaufschlagtist wird ein Eindringen der Magnesiumschmelze in den Wellentunnelbegrenzt und es entsteht zwischen Badspiegel im Ofen und Badspiegel imWellentunnel eine Höhendifferenz.Vorteilhafterweise bleibt die Antriebswelle mit Ausnahme ihrer pumpenseitigenLagerung frei vom flüssigenMetall beziehungsweise Magnesium.
    [0006] Durchdie in den Unteransprüchenangegebenen Maßnahmensind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
    [0007] Dadurch,dass an dem Wellentunnel ein Gaszufuhrstutzen zur Beaufschlagungdes Wellentunnels mit Gas vorgesehen ist, kann das Gaspolster imWellentunnel eingestellt und damit die Höhe des Badspiegels im Wellentunnelgesteuert bzw. geregelt werden.
    [0008] Durchvorsehen einer Druckerfassung an oder in dem Wellentunnel oder imZufuhrweg des Gases wird mit der Schutzgasbeaufschlagung zusätzlich derFüllstanddes Ofens kontrolliert. Weiterhin ist vorteilhafterweise eine Korrekturder Drehzahl der Pumpe abhängigvom Füllstandmöglich.
    [0009] Invorteilhafter Weise weist die kreiselradseitige Lagerung der AntriebswelleLagerspalte auf, durch die Magnesium bzw. das flüssige Metall abhängig vonden Druckverhältnissentreten kann. Dadurch entsteht eine hydrostatische Lagerung.
    [0010] EinAusführungsbeispielder Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgendenBeschreibung nähererläutert.Es zeigen:
    [0011] 1 einenLängsschnittdurch eine erfindungsgemäße Pumpe,
    [0012] 2 einevergrößerte Darstellungdes unteren Bereichs mit dem Kreiselrad der erfindungsgemäßen Pumpe,und
    [0013] 3 eineSchnittdarstellung des Gehäuses desKreiselrades entsprechend der Schnittlinie X-X.
    [0014] Diein der 1 dargestellte Pumpe 1 ist in ihrer Bauartals Kreiselpumpe und in ihrer Bauform als Tauchpumpe ausgeführt. DieKreiselpumpe weist ein von einer Antriebswelle 2 angetriebenesPumpen- oder Kreiselrad 3 auf, das in einem Gehäuse 4 miteiner nach außenführenden Öffnung 5 aufgenommenist. Die Antriebswelle 2 steht über eine Kupplung 6 miteinem Elektromotor 7 in Verbindung, der über dieKupplung 6 und die Antriebswelle 2 das Pumpenrad 3 zurDrehung antreibt. Die Kupplung 6 ist so ausgebildet, dasssie die thermisch bedingte Längenausdehnungder Antriebswelle 2 kompensiert.
    [0015] DieAntriebswelle 2 wird durch einen Wellentunnel 8 hindurchgeführt,der als langgestrecktes Rohr ausgebildet ist, das im Bereich desPumpenrades 3 mit dem Gehäuse 4 fest verbundenist und motorseitig überein die Kupplung 6 umgebendes Gehäuseteil 9 fest mitdem Motor in Verbindung steht. Die Antriebswelle 2 istam motorseitigen Ende des Wellentunnels 8 in einer abgedichtetenBuchse 10 mit einem Gleitlager 11 aufgenommen,währendsie pumpenseitig durch ein Axiallager 12 und ein Radiallager 13 geführt ist.Das Axiallager 12 und das Radiallager 13 weisenLagerspalte 19 auf, deren Funktionen weiter unten näher erläutert werdenund die genauer in 2 mit der vergrößerten DarstellungZ zu erkennen sind.
    [0016] Imoberen Bereich des Wellentunnels 8 ist ein Anschlussstutzen 14 angeordnet,der von außen hermit einer Quelle fürSchutzgas verbindbar ist und in den Innenraum des Wellentunnels 8 mündet.
    [0017] Andem Pumpenradgehäuse 4 sitztein Förderstutzen 15,der mit einer Förderleitungverbindbar ist und überden bzw. die das von dem Pumpenrad 3 geförderte flüssige Metallnach außentransportiert werden kann.
    [0018] In 2 istder untere Teil der Pumpe etwas größer dargestellt. Weiterhinsind im Bereich des Axiallagers in der Wand des Wellentunnels 8 Löcher 16 für den Austrittdes Schutzgases bzw. Eintritt des flüssigen Metalls vorgesehen.
    [0019] In 3 istdas Gehäuseunterteilentsprechend den Schnittlinien X-X dargestellt.
    [0020] Für den Einsatzin einem Schmelzeofen, der flüssigesMetall, z.B. Magnesium aufnimmt, wird die Pumpe in das Schmelzebadeingetaucht, wobei sich der größte Teildes Wellentunnels 8 in der Schmelze befindet.
    [0021] Derobere Teil der Pumpe, z.B. der Motor 7 ist an dem Ofenortsfest befestigt. Der Anschlussstutzen wird über eine Druckleitung mit derGasquelle verbunden, die üblicherweiseaußerhalbdes Ofens angeordnet ist und der Förderstutzen 15 wirdmit einer Förderleitungverbunden, die aus dem Ofen nach außen geführt ist.
    [0022] Inder 1 ist der Badspiegel im Ofen über das Bezugszeichen 17 dargestellt. Über denZufuhrstutzen 14 wird Gas, z.B. Argon in den Innenraum desWellentunnels 8 eingeleitet und da die Antriebswelle 2 motorseitigabgedichtet ist, wird das im Wellentunnel eingeflossene Gasvolumendurch den hydrostatischen Druck der Schmelze komprimiert und verhindertdas Eindringen der Magnesiumschmelze in den gesamten Wellentunnel 8.Ein Teil der Schmelze gelangt aber über die Löcher 16 und gegebenenfalls über dieLagerspalte 19 der Lager 12,13 in den Innenraumdes Wellentunnels und aufgrund des durch das Gas erzeugten Drucksentsteht zwischen dem Badspiegel 17 des Ofens und des indem Wellentunnel befindlichen Badspiegels, der mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnetist, eine Höhendifferenz. Demzufolgebleibt die Antriebswelle 2 mit Ausnahme ihrer pumpenseitigenLagerung 12,13 frei vom flüssigen Metall.
    [0023] Wenndas Kreiselrad 3 von dem Motor 7 über dieKupplung 6 und die Antriebswelle 2 zur Drehung angetriebenwird, wird flüssigesMetall durch die Öffnung 5 angesaugtund in einem Förderstromdes Kreisels dem Förderstutzen 15 zugeführt, wodurch dasflüssigeMetall nach außentransportiert wird. Dabei ist die Fördermenge u.a. abhängig vonder Drehzahl des Kreiselrades 3.
    [0024] BeiRotation des Kreiselrades 3 entsteht auf dessen Rückseite,d.h. im Bereich der pumpenseitigen Lagerung 12,13 einUnterdruck. Dieser Unterdruck sorgt dafür, dass flüssiges Metall aus dem Wellentunnel 8 angesaugtwird. Das angesaugte Metall wird durch die vorgesehenen Lagerspaltedes Axiallagers 12 und des Radiallagers 13 geführt unddem Hauptförderstromdes Kreisels zugeführt.Aufgrund dieser Wirkungsweise entsteht eine hydrodynamische Lagerung.Die Lagerspalte 19 sind dabei so ausgelegt, dass über dasgesamte Drehzahlspektrum der Pumpe eine hydrodynamische Lagerung vorhandenist.
    [0025] Diebetriebssichere Funktion der Pumpe verlangt eine verschließsichereAuslegung und Konstruktion der Lager, um die Lagerkräfte zu übertragen.Verschleißsicherheitist dann gegeben, wenn die Gleitflächen durch einen tragfähigen Film (Schmelze)voneinander getrennt sind. Die Pumpwirkung der rotierenden Welle 8 fördert denSchmierstoff (Schmelze) in den Lagerspalt 19 und bewirktbei konvergentem Lagerspalt 19 den Aufbau von Schmierdrücken. DieExzentrizitätder Welle, bedingt durch das Spaltmaß und äußere Kräfte (Unwucht, Druckverhältnisseim Spiralgehäuse,usw.) stellt sich im Betrieb so ein, dass sich der Druck des Schmiermediums(Schmelze) und die äußeren Lagerkräfte im Gleichgewichthalten. Dementsprechend wurden das Spaltmaß und die projizierten Flächen derLagerung ausgewählt.Durch den Unterdruck des Kreiselrades wird die Fließrichtungdes Lagermediums (Schmelze) vorgegeben und der Effekt der hydrodynamischenLagerung verstärkt.
    [0026] ImBereich der Gaszufuhr und/oder in oder an dem Wellentunnel ist eineSensoranordnung vorgesehen, die den Druck in dem Wellentunnel 8 erfasst,wobei abhängigvon dem jeweiligen Druck die Gaszufuhr gesteuert bzw. geregelt wird.Außerdem kann über denerfassten Druck eine Aussage über dasNiveau der Schmelze im Ofen, d.h. über den Badspiegel 17 gemachtwerden, wodurch eine füllstandabhängige Drehzahlkorrekturder Pumpe ermöglichtwird.
    [0027] DerDruck wird mit einem Druckmessumformer erfasst und als elektrischesSignal an eine Steuerung übergeben. Über diehydrostatischen Druckverhältnisseder Schmelze kann der Füllstanddes Ofens errechnet werden. Bei geringerem Füllstand des Ofens erhöht sichdie zu fordernde Höhe.Um jedoch die Pumpenleistung konstant zu halten wird die Drehzahlder Pumpe den hydrostatischen Verhältnissen angepasst. Dies geschiehtin Abhängigkeitder erfassten Werte des Druckmessumformers.
    [0028] Aufgrundder Ausbildung der Pumpe kann eine große Tauchtiefe erreicht werden,um tiefe Tiegel bzw. Öfenentleeren zu können.Weiterhin können große Förderhöhen realisiertwerden. Die Förderhöhe ist abhängig vonder Motorleistung der Pumpe. Da Bauart bedingt der Druckstutzen 15 vomAntriebsstrang der Pumpe getrennt ist, kann in Abhängigkeit vonder Leistung und der Strömungsverlusteeine Förderhöhe weit über dasSchmelzbadniveau realisiert werden.
    [0029] Durchden hohen Wirkungsgrad kann auf der Druckseite ein konstanter Pegelunabhängigvom Badspiegel gehalten werden. Beim Dosieren wird von diesem Pegelausgehend mit einer Drehzahlerhöhungder eigentliche Dosiervorgang eingeleitet. Dadurch verringert sichdie Ansprechzeit der Pumpe. Die Dosiermenge wird über dieZeit und Drehzahl gesteuert.
    [0030] DerEinlass des Pumpengehäuses 5 istso gestaltet, dass eine max. definierte Korngröße eingezogen werden kann.Die inneren Geometrien sind so gewählt, dass ein Verstopfen durchdiese eintretenden Korngrößen nichteintreffen kann.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Pumpvorrichtung für einen Schmelzeofen zur Förderungvon flüssigemMetall mit einem Kreiselrad, das von einem Motor über eineAntriebswelle antreibbar ist und in die Schmelze eintaucht und miteinem Förderrohrfür dievom Kreiselrad geförderteSchmelze, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle(2) in einem rohrförmigen,in die Schmelze eintauchenden Wellentunnel (8) geführt istund motorseitig mittels einer im Wellentunnel (8) angeordnetenDichtung gasdicht gelagert ist, und dass der Wellentunnel (8)mit einem Gas beaufschlagt ist, das das Eindringen der Schmelzein den Wellentunnel begrenzt.
    [2] Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Antriebswelle (2) in der Nähe des Kreiselrades in demWellentunnel in einer Lageranordnung gelagert ist, wobei die Lageranordnung(12,13) Lagerspalte aufweist.
    [3] Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wellentunnel (8) mindestensein Gaszufuhrstutzen (14) zur Beaufschlagung des Wellentunnels(8) mit Gas vorgesehen ist.
    [4] Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurchgekennzeichnet, dass in dem Wellentunnel (8) in der Nähe der kreiselradseitigenLagerung (12,13) der Antriebswelle (2)Löcher(16) zur Abfuhr des Gases angeordnet sind.
    [5] Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurchgekennzeichnet, dass an oder in dem Wellentunnel (8) oderim Zufuhrweg des Gases eine Sensoranordnung zur Erfassung des Drucksin dem Wellentunnel (8) vorgesehen ist.
    [6] Pumpvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass abhängigvom Druck im Wellentunnel (8) die Zufuhr des Gases steuer-/regelbar ist.
    [7] Pumpvorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vomDruck und/oder der Gaszufuhr die Drehzahl des Kreiselrades steuer-/regelbarist.
    [8] Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 2–7, dadurchgekennzeichnet, dass abhängigvom Druck im Wellentunnel und/oder der Drehzahl des Kreiselrades(3) die Lagerspalte der pumpseitigen Lageranordnung (12,13)so ausgelegt sind, dass eine hydrostatische Lagerung gegeben ist,bei der flüssigesMetall die Lageranordnung umspült.
    [9] Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 2–8, dadurchgekennzeichnet, dass die Lageranordnung ein Radial- und/oder Axiallageraufweist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-08| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-11-15| 8364| No opposition during term of opposition|
    2010-11-04| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: SAUKE, SVEN-OLAF, 56370 EBERTSHAUSEN, DE Owner name: GLUECKLICH, JENS, 65817 EPPSTEIN, DE |
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    2012-12-11| R082| Change of representative|Representative=s name: , Representative=s name: HARTUNG, JOACHIM, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE |
    2018-08-14| R082| Change of representative|Representative=s name: HARTUNG, JOACHIM, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410009546|DE102004009546B4|2004-02-24|2004-02-24|Pumpvorrichtung für einen Schmelzeofen|DE200410009546| DE102004009546B4|2004-02-24|2004-02-24|Pumpvorrichtung für einen Schmelzeofen|
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