專利名稱：磁轉子和具有磁轉子的旋轉泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于旋轉泵的磁轉子以及設備部件，特別是涉及一種具有根據獨立權利要求I和7的前序部分所述的磁轉子的旋轉泵。
背景技術：
磁懸浮式旋轉泵在一些特定應用技術領域中已得到應用，在這些特定應用技術領域中，葉輪在優選完全封閉的泵殼體內部受到磁力的作用以浮動方式處于懸浮狀態并且在由常常被布置在泵殼體外部的定子產生的旋轉場的作用下受到驅動。這些泵對于以下這些應用而言是特別有利的，在所述這些應用中，要進行輸送的流體不可以受到污染，例如用于輸送生物液體例如血液或者非常純的液體例如超純水。
另外，這樣的旋轉泵適合用于輸送在短時間內會對機械軸承造成損傷的具有侵蝕性的液體。因此，這樣的旋轉泵特別優選地用于半導體工業中，例如在處理半導體晶片的過程中用于輸送在機械方面具有侵蝕性的液體。化學機械拋光工藝(CMP，化學機械平整化)在這里可被稱作一個重要實例。在這些工藝中，典型地由非常細的固體顆粒和液體組成的懸浮液，通常被稱作漿料，被施加到旋轉晶片上面并且在那里用于對非常細微的半導體結構進行拋光或研磨。另一個實例是將光致抗蝕劑施加到晶片上面或者對計算機硬盤表面進行粗糙化以防止讀寫頭在附著力例如范德瓦爾斯力的作用下發生附著。磁懸浮式旋轉泵還常常優選用在其它具有高侵蝕性的物質的實踐中。因此，例如，在用于泵送具有非常高侵蝕性的化學品例如硫酸(H2SO4)的半導體制造中，常常要設置較高的溫度，例如150攝氏度到200攝氏度或者甚至更高溫度。另一種典型的具有非常高侵蝕性的酸是磷酸(H3PO4),在一些特定應用中，必須非常可靠地在高達160攝氏度或者甚至更高溫度的條件下進行泵送。然而，類似的實例還有氫氯酸(HC1)、氫氟酸(HF)、硝酸(ΗΝ03)、乙酸(CH3C00H)、或者氟化銨(nh4f2)。在該方面，還常常使用混合物，例如硫酸與臭氧混合物(H2SO4 + O3)、硫酸與過氧化氫混合物(H2SO4 + H202)、或者例如硫酸與氫氟酸和硝酸的混合物(H2SO4 + HF + HNO3 )。在這方面，已公知特定的氟化烴對化學侵蝕性物質，特別是對于前文中提到的各種酸而言，具有一定的耐受性。因此，同樣已公知例如為無軸承泵的轉子提供氟化烴封裝，用以盡可能地保護被設置在轉子內部的永磁體不受侵蝕性酸或者酸的混合物的破壞影響。然而，氟化烴在最通常的情況下對化學品的氣體成分而言不形成任何足夠的屏障層。因此，氟化烴封裝例如對于例如在要進行泵送的硫酸與臭氧混合物(H2SO4 + O3)中可能大量含有的臭氧(O3)而言僅僅具有非常有限的屏障作用。如果例如臭氧以非常大的量通過氟化烴封裝擴散至轉子內部的永磁體的話，那么這有可能對轉子內的永磁體造成非常嚴重的損傷；所述永磁體可能例如肯定會產生膨脹，并且在最壞的情況下，所述永磁體可能實際上脹破轉子。不解自明地，這些負面效應在高溫條件下被極大程度地放大了，特別是因為，如已公知地，該擴散過程在高溫條件下得到明顯加速。
相比之下，首先并不是在高溫條件下，能夠形成更好的擴散屏障層的物質常常又不耐受侵蝕性極強的酸。如果因此嘗試使用由除氟化烴以外的材料制成的轉子封裝的話，那么這些封裝會非常快地受到侵蝕性酸的侵蝕；所述封裝的材料可部分地被酸溶解掉或者被釋放出來并且隨后作為雜質移動進入到要進行泵送的流體中并且能夠在工藝中另一點處顯示出損傷效應。如果封裝中含有金屬，例如，金屬離子可以被酸帶入溶液中并且作為要進行泵送的流體中的成分對后續工藝產生影響作用。這樣可能例如在半導體工業應用中具有差不多災難性的后果，這是因為溶解的金屬離子例如可能在流體中以非常低的濃度以不受控的方式改變待進行處理的半導體的摻雜并且在最壞情況下，由此可能導致半導體產品完全不能用。當然，同樣對于泵殼體而言，可能會存在類似問題。如果例如泵殼體的內表面受到氟化烴層的保護，那么氣體成分依然可擴散通過，這會隨著時間的流逝對定子造成損壞
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種用于旋轉泵的磁轉子，其中設置在轉子內部的永磁體受到保護而不受液體和氣體物質或者以離子形式溶解在要進行泵送的流體中的物質的損傷效應的影響，從而使得所述轉子不得不更少頻次地被更換。另外，旋轉泵，特別是密封輕便型馬達泵(a canned motor pump)應由本發明提供,其中與根據本發明的轉子相類似的是，所述旋轉泵受到充分保護而不受前文中提到的由現有技術已公知的損傷影響。在這一方面，同樣對于高溫條件下的應用而言，應提供特別是對具有氣體成分的侵蝕性酸的充分防護。滿足這些目的的本發明的主題由獨立權利要求I和7的特征進行限定。從屬權利要求涉及多個本發明的特別有利的實施例。因此，本發明涉及一種用于旋轉泵的磁轉子，其中所述轉子在用于輸送流體的旋轉泵的定子內在泵殼體中可以磁性非接觸的方式受到驅動并且處于懸浮狀態并且所述轉子借助于包括氟化烴的外封裝被封裝。根據本發明，所述轉子包括被所述封裝內的金屬護套包護的永磁體，所述金屬護套包含選自包括鉭、銀、錯、鈦、鉿、金、鉬、鈕、鋨、銥、釕和錯的兀素組的至少一種金屬。因此，本發明的轉子的永磁體得到雙重封裝。內金屬護套基本上完全地環繞著所述轉子的永磁體；所述永磁體特別優選地以氣密方式被所述金屬護套環繞。所述金屬護套進而位于由氟化烴制成的外封裝內。在該方面中，所述金屬護套可優選地直接完全地被所述封裝包封住或者根據特定應用可在所述金屬護套與所述外封裝之間設置另一種材料，例如用以使所述轉子的幾何形狀、質量或其它參數與特定需求相匹配。相應地，所述永磁體也可以由所述金屬護套直接環繞或者另一種材料可被設置在所述金屬護套與所述永磁體之間，例如用作對所述金屬護套和/或所述永磁體的差別熱膨脹進行補償的熱補償裝置。為此目的，以間隙形式存在的對應的間隔自然也可被簡單地設置在所述金屬護套與所述永磁體之間。由于所述永磁體受到所述金屬護套和所述外封裝的雙重封裝，因此所述永磁體同時還受到保護，例如對同樣在高溫例如150°C - 200°C，或者甚至是在更高溫度的條件下的侵蝕性液體例如硫酸(H2SO4)的防護。這些侵蝕性液體通過包含氟化烴的外封裝被從所述永磁體上面篩濾掉。然而，可類似地存在于侵蝕性液體化學品中的所存在的任何氣體成分例如臭氧同樣會被有效地篩濾掉。對未被外封裝阻止或者被外封裝不充分地阻止從而通過所述外封裝擴散進入到轉子內部中的所存在的任何氣體成分或者還有酸的離子成分的篩濾意味著它們最遲會被環繞所述永磁體的所述金屬護套擋住。在該方面已發現本發明的轉子的永磁體甚至能夠被可靠地篩濾掉在一些特定應用中不得不在高達160°C或甚至更高溫度條件下可靠地進行泵送的極具侵蝕性的酸例如磷酸(H3PO4),還能夠被可靠地篩濾掉氫氯酸(HC1)、氫氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、乙酸(CH3COOH)、或者氟化銨(NH4F2)以及其它具有化學侵蝕性的物質。在該方面，甚至一些混合物，例如硫酸與臭氧混合物(H2SO4 + O3)、硫酸與過氧化氫混合物(H2SO4 + H202)、或者例如硫酸與氫氟酸和硝酸的混合物(H2SO4 + HF + HNO3)或者其它具有高侵蝕性的混合物同樣可被有效地篩濾掉。本發明可明確延長轉子的使用壽命或者還有設備零件的使用壽命，所述轉子或者設備零件上根據本發明涂覆有氟化烴外層和在其下面設置的包含金屬的第二層，所述金屬選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銦、釕和銠的元素組。在一個優選實施例中，磁轉子的金屬護套僅由包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組中的至少一種金屬構成。在一個對于實踐而言特別優選的實施例中，所述金屬護套基本上僅由鉭構成。氟化乙丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)或者不同氟化烴的組合物被特別優選地考慮作為用于外封裝的氟化烴。在這一方面，根據本發明的轉子的封裝優選僅由以下材料即聚四氟乙烯、全氟烷氧基樹脂、乙烯三氟氯乙烯共聚物或聚偏氟乙烯中的至少一種構成。在實踐中，磁轉子的永磁體通常以形狀配合和/或傳力配合的方式與所述金屬護套相連接，從而使得在工作狀態下所述永磁體可基本上不相對于剩余轉子本體產生移動。這對于轉子的安全驅動而言非常關鍵，這是因為外部磁驅動力會必然作用在轉子的永磁體處，由此用于泵送所述流體的轉子被設置成旋轉狀態。所述金屬護套同樣特別優選地以形狀配合和/或傳力配合的方式連接至封裝，具體而言被連接至塑料護套。在這一方面，在所述永磁體與所述金屬護套之間特別有利地設置切口，以使得可以在不對所述永磁體造成損傷的情況下對該金屬磁體進行焊接，這一點將在下文中結合附圖進行更加詳細地解釋說明。最后在實踐中，如前文中已經提到地，如果有必要的話，設置熱補償裝置以對所述金屬護套和/或所述永磁體的差別熱膨脹進行補償，從而使得例如在更高溫度條件下，在所述金屬護套與所述永磁體之間不會引發所不想要的機械應變。所述熱補償裝置常常簡單地就是所述金屬護套與所述永磁體之間的間隙，所述間隙被選定為適當地窄，從而使得盡管存在間隙，但是在所述金屬護套與所述永磁體之間依然足夠確保存在形狀配合和/或傳力配合連接。本發明還涉及一種旋轉泵，所述旋轉泵包括泵殼體，所述泵殼體具有用于將流體供應進入到所述泵殼體中的入口和用于將流體引離所述泵殼體的出口，且磁轉子以磁性非接觸的方式懸浮在所述泵殼體中的定子內并且轉子與用于輸送流體的驅動裝置操作連通。所述轉子在該方面借助于包括氟化烴的外封裝進行封裝。根據本發明，所述轉子包括被所述封裝內的金屬護套包護的永磁體，所述金屬護套包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬。為了保護定子自身不受待泵送的侵蝕性流體的作用，所述泵殼體的殼體壁的內表面可設有由氟化烴制成的塑料屏障層，可設有例如呈杯子形狀或呈圓筒形狀的金屬屏障層，優選被設置在所述殼體壁的內表面與所述定子之間并且包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬，從而使得所述定子同樣以與轉子內部的永磁體不受待泵送的侵蝕性流體，特別是還有包含氣體成分的已提到的酸混合物，的作用完全相似的方式受到理想地保護。特別是所述泵殼體的，所述轉子的金屬護套和/或朝向所述定子的金屬屏障層在該方面僅在特定實施例中包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬。
在該方面中，氟化烴特別有利地包括氟化乙丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、或者聚偏氟乙烯(PVDF)，或者朝向所述定子的金屬屏障層的內表面處的封裝和/或塑料屏障層僅由以下材料即聚四氟乙烯、全氟烷氧基樹脂、乙烯三氟氯乙烯共聚物或聚偏氟乙烯中的至少一種構成。應理解根據本發明的旋轉泵的轉子自然帶有如上面所述的設計，因此對根據本發明的旋轉泵的轉子重復描述在此看來是多余的。有利地，長時間以來，本身已公知的無軸承馬達可被考慮作為本發明的旋轉泵的驅動裝置，通常在任何所希望的實施例中，具有定子，所述定子在特別優選的實施例中，被設計同時作為軸承定子和驅動裝置定子并且所述轉子的軸向高度優選小于或等于所述轉子直徑的一半；因此所述轉子是本身已公知的所謂的盤形轉子。
下面結合附圖對本發明進行更加詳細地描述。在附圖中示意性地示出
圖I示出了根據本發明的轉子的一個實施例；和
圖2示出了根據本發明的旋轉泵。
具體實施例方式圖I示出了根據本發明的磁轉子I的剖面示意圖。如圖I所示的用于旋轉泵2的磁轉子1，例如下文中將結合圖2所示特定實施例進行描述，以本身已公知的方式在用于輸送流體3的旋轉泵2的定子5內在泵殼體4中可以磁性非接觸的方式受到驅動并且處于懸浮狀態。所述轉子I借助于包括氟化烴的外封裝6被封裝。用于外封裝6的氟化烴例如包括聚四氟乙烯、全氟烷氧基樹脂、乙烯三氟氯乙烯共聚物、或者聚偏氟乙烯。在圖I所示的特定實例中，外封裝6僅由前述氟化烴中的至少一種構成。根據本發明，轉子I包括被所述封裝6內的金屬護套7包護的永磁體8，所述金屬護套7包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬。在該特定實施例中，除雜質以外，所述金屬護套僅由鉭構成。從圖I中可以清楚地看到永磁體8以形狀配合的方式與金屬護套7相連接，且呈斜面形式存在的凹進部9被設置在永磁體8上位于永磁體8與金屬護套7之間，以使得能夠在不對永磁體8造成損傷的情況下利用對于生產轉子I而言太高的高溫對金屬護套7進行焊接。從而使得防止了在操作狀態下氣體成分擴散通過所述封裝朝向永磁體8的透過，所述金屬護套7優選形成了對所述永磁體8的氣密包護，在實踐中這通常會得到確保，這是因為永磁體8首先被定位在金屬護套7內并且金屬護套7隨后以氣密方式進行焊接或釬焊。從圖I中同樣可清楚地看到熱補償裝置10，所述熱補償裝置10簡單地是適當窄的間隙，所述間隙位于所述金屬護套7與所述永磁體8之間并且用以對所述金屬護套7和所述永磁體8的差別熱膨脹進行補償。圖2最后示意性地示出了本身已公知的且裝備有根據本發明的轉子I的旋轉泵2的剖面。旋轉泵2包括泵殼體4，所述泵殼體4具用于將流體3供應進入到泵殼體4中的入 口 11和用于將流體3引離泵殼體4的出口 12。在這一方面，流體3例如是包括一部分氣體的具有化學侵蝕性的酸，例如包含臭氧的硫酸。為了輸送流體3，根據本發明的磁轉子I以本身已公知的方式磁性非接觸地懸浮在泵殼體4中的定子5內并且轉子I以與驅動裝置13類似的已公知的方式與轉子I的永磁體8形成磁性操作連接，且驅動裝置13包括作為主要零件的電氣線圈131和定子5，具體而言由鐵皮(sheet iron)形成。在特定實施例中，所述驅動裝置為本身已公知的所謂的無軸承馬達，其中定子5被設計同時作為軸承定子和驅動裝置定子。在圖2所示的具體實例中，轉子I為所謂的盤形轉子，所述轉子I的軸向高度優選小于或等于所述轉子I直徑的一半。在這一方面應該理解本發明并不限于盤形轉子，原則上本發明可使用任何所需的磁懸浮旋轉機械中的全部轉子類型。根據本發明，轉子I借助于由氟化烴制成的外封裝6進行封裝并且被金屬護套7包護的永磁體8被設置在所述封裝6內。在這一方面，所述金屬護套7包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬。為了清楚起見，在圖中并未更詳細地示出由氟化烴制成且被設置在所述泵殼體4的殼體壁41的內表面411上的塑料屏障層。由杯子400形成的金屬屏障層被設置在所述殼體壁41的內表面411與所述定子5之間，所述杯子包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的金屬。如在圖I中已詳細地示出地，永磁體8以形狀配合和/或傳力配合的方式與金屬護套7相連接，且在所述金屬護套7與所述永磁體8之間設置以窄的間隙形式存在的熱補償裝置10用以對所述金屬護套7和所述永磁體8的差別熱膨脹進行補償。應理解，本發明的全部上述實施例僅是作為實例或者是通過實例的方式進行描述的，并且特別是，本發明不僅僅包括所述實施例的所有適當的組合。
權利要求
1.一種用于旋轉泵(2)的磁轉子，其中所述轉子能夠在用于輸送流體(3)的旋轉泵(2)的定子(5)內在泵殼體(4)中以磁性非接觸的方式受到驅動并且處于懸浮狀態并且所述轉子借助于包括氟化烴的外封裝(6)被封裝，其特征在于，所述轉子包括被所述封裝(6)內的金屬護套(7 )包護的永磁體(8 )，所述金屬護套(7 )包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬。
2.根據權利要求I所述的磁轉子，其中所述金屬護套(7)由選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬構成。
3.根據權利要求I或2所述的磁轉子，其中所述外封裝(6)的氟化烴包括氟化乙丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、全氟烷氧基樹脂、乙烯三氟氯乙烯共聚物、或者聚偏氟乙烯；或者所述外封裝(6)優選僅由以下材料即聚四氟乙烯、全氟烷氧基樹脂、乙烯三氟氯乙烯共聚物或聚偏氟乙烯中的至少一種構成。
4.根據前述權利要求中任一項所述的磁轉子，其中所述永磁體(8)以形狀配合和/或傳力配合的方式與所述金屬護套(7)相連接。
5.根據前述權利要求中任一項所述的磁轉子，其中所述金屬護套(7)以形狀配合和/或傳力配合的方式與所述外封裝(6)相連接。
6.根據前述權利要求中任一項所述的磁轉子，其中切口(9)被設置在所述永磁體(8)與所述金屬護套(7)之間，以使得能夠在不對所述永磁體(8)造成損傷的情況下對該金屬護套(7)進行焊接。
7.根據前述權利要求中任一項所述的磁轉子，其中設置熱補償裝置(10)以對所述金屬護套(7)和/或所述永磁體(8)的差別熱膨脹進行補償。
8.一種旋轉泵，所述旋轉泵包括泵殼體(4)，所述泵殼體具有用于將流體(3)供應進入到所述泵殼體(4)中的入口(11)和用于將流體(3)引離泵殼體(4)的出口(12)，且磁轉子(I)以磁性非接觸的方式懸浮在泵殼體(4)中的定子(5)內并且轉子(I)與用于輸送流體(3)的驅動裝置(13)操作連接，其中所述轉子(I)借助于包括氟化烴的外封裝(6)進行封裝，其特征在于，所述轉子(I)包括被所述外封裝(6)內的金屬護套(7)包護的永磁體(8)，所述金屬護套(7)包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬。
9.根據權利要求8所述的旋轉泵，其中所述泵殼體(4)的殼體壁(41)的內表面(411)上設有由氟化烴制成的塑料屏障層且金屬屏障層優選被設置在所述殼體壁(41)的內表面(411)與所述定子(5)之間并且包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬。
10.根據權利要求8或9所述的旋轉泵，其中所述轉子(I)的金屬護套(7)和/或所述金屬屏障層由選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉬、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬構成。
11.根據權利要求8-10中任一項所述的旋轉泵，其中所述氟化烴包括氟化乙丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、全氟烷氧基樹脂、乙烯三氟氯乙烯共聚物或者聚偏氟乙烯；或者所述外封裝(6)和/或內表面(411)處的所述塑料屏障層優選由以下材料即聚四氟乙烯、全氟烷氧基樹脂、乙烯三氟氯乙烯共聚物或聚偏氟乙烯中的至少一種構成。
12.根據權利要求8-11中任一項所述的旋轉泵，其中所述永磁體(8)以形狀配合和/或傳力配合的方式與所述金屬護套(7)相連接；和/或所述金屬護套(7)以形狀配合和/或傳力配合的方式與所述外封裝(6)相連接。
13.根據權利要求8-12中任一項所述的旋轉泵，其中切口(9)被設置在所述永磁體(8)與所述金屬護套(7)之間，以使得能夠在不對所述永磁體(8)造成損傷的情況下對該金屬護套(7)進行焊接。
14.根據權利要求8-13中任一項所述的旋轉泵，其中設置熱補償裝置(10)以對所述金屬護套(7)和/或所述永磁體(8)的差別熱膨脹進行補償。
15.根據權利要求8-14中任一項所述的旋轉泵，其中所述驅動裝置為無軸承馬達且所述定子(5)優選被設計作為軸承定子和驅動裝置定子并且所述轉子(I)的軸向高度優選小于或等于所述轉子(I)直徑的一半。
全文摘要
本發明涉及磁轉子和具有磁轉子的旋轉泵。一種用于旋轉泵(2)的磁轉子(1)，其中所述轉子(1)在用于輸送流體(3)的旋轉泵(2)的定子(5)內在泵殼體(4)中可以磁性非接觸的方式受到驅動并且處于懸浮狀態并且所述轉子(1)借助于包括氟化烴的外封裝(6)被封裝。根據本發明，所述轉子(1)包括被所述封裝(6)內的金屬護套(7)包護的永磁體(8)，所述金屬護套(7)包含選自包括鉭、鈮、鋯、鈦、鉿、金、鉑、鈀、鋨、銥、釕和銠的元素組的至少一種金屬。本發明還涉及設備部件，特別是具有磁轉子(1)的旋轉泵(2)。
文檔編號H02N15/00GK102891553SQ20121025037
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月19日 優先權日2011年7月20日
發明者R.舍布, T.埃貝勒, N.巴爾萊塔 申請人:萊維特朗尼克斯有限責任公司