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Hohen Temperaturen und Drücken ausgesetztes, nach aussen abgeschlossenes Kreiselpumpenaggregat mit Spaltrohr im elektrischen Antriebsmotor
Die Erfindung betrifft ein unter hohem Druck und hoher Temperatur stehendes, nach aussen abgeschlossenes Kreiselpumpenaggregat. Diese Aggregate bilden mit der Kreiselpumpe und der elektrischen Antriebsmaschine eine geschlossene Einheit. Dadurch erübrigen sich besondere Abdichtungsmassnahmen am Wellenspalt. Es ist lediglich erforderlich, der Förderflüssigkeit den Zutritt zu den Blechpaketen und den Wicklungen von Rotor und Stator der elektrischen Antriebsmaschine zu verwehren.
In bekannter Weise wird deshalb die Aussenfläche des Rotors und die dem Rotor zugekehrte Fläche des Stators mit je einem gegenüber dem Fördermedium korrosionsfesten Spaltrohr abgedeckt und die Enden des Spaltrohres mit je einem die Seiten von Rotor bzw. Stator abdeckenden Endring verschweisst oder durch andere Befestigungsmittel flüssigkeits-und gasdicht verbunden. Die Spaltrohre müssen zur Vermeidung grösserer Verluste der elektrischen Antriebsmaschine eine möglichst geringe Wandstärke besitzen. Im allgemeinen beträgt die Wandstärke von Spaltrohren maximal 0, 4 mm. Diese relativ dünnen Spaltrohre sind zum Teil erheblichen Kräften ausgesetzt, insbesondere bei unter hohem Druck und hoher Temperatur arbeitenden Kreiselpumpenaggregaten.
Die Drücke betragen hiebei bis 500 atü und die Temperaturen bis 4000C und darüber.
Während die aus den Drücken und Temperaturen des Fördermediums resultierenden, in radialer Richtung auf die Spaltrohre wirkenden Kräfte durch satte Auflageflächen der Spaltrohre am Rotor und Stator der elektrischen Antriebsmaschine keine nachteiligen Beanspruchungen ausüben können, können hingegen durch die in axialer Richtung auf das Spaltrohr und auf die Endringe wirkenden Kräfte übermässige Beanspruchungen an den Befestigungsstellen der Spaltrohrenden und Verwerfungen des Spaltrohres auftreten.
Die nachteiligen Wirkungen der aus den Drücken des Fördermediums resultierenden axial gerichteten Kräfte können beseitigt werden, indem die Endringe mit einer entsprechenden Verspannung gegen die echpakete von Rotor und Stator angepresst werden.
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diums auftretenden Wärmespannungen am Spaltrohr und dessen Befestigungsstellen beeinflusst werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die am Spaltrohr auftretenden Spannungen auf den Wärmedehnungen der betreffenden Teile beruhen. Zur Herabsetzung dieser Wärmebeanspruchungen ist bereits vorgeschlagen worden, das eine Ende des Spaltrohres faltenbalgartig auszubilden. Ein derartig ausgebildetes Spaltrohr ist jedoch nur für verhältnismässig geringe Drücke des Fördermediums geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, die durch hohe Temperaturen verursachten nachteiligen, sich insbe-
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Befestigungsstellen des Spaltrohres auswirkenden Wärmebeanspruchungen unabhängig von-dem Druck des Fördermediums auf ein Mindestmass zu beschränken, ohne den Gesamtaufbau der hievon betroffenen Motorenteile zu verändern.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das den Stator der elektrischen Antriebsmaschine umschliessende Gehäuse, an dem sich die Abdeckringe des Stators abstützen, aus einem Material hergestellt wird, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner oder gleich ist dem mittleren AusdehnungsKoeffizienten aus der Summe der Wärmeausdehnungskoeffizienten von Blechpaket und den beiden die
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Wicklungsköpfe des Stators umschliessenden, mit einem Spaltrohr flüssigkeits-und gasdicht vereinigten Abdeckringen. Durch die damit verbundenen verschiedenen Wärmedehnungen der einzelnen Teile werden die in axialer Richtung gegeneinander wirkenden Kräfte annähernd kompensiert, so dass die Spaltrohre und ihre Befestigungsstellen keinen übermässigen Beanspruchungen mehr ausgesetzt werden können.
Vorteilhafterweise werden die Abdeckringe als halsförmige, mit je einem Flansch versehene Teile ausgebildet, wobei sich die Flansche an den stirnseitigen Enden des den Stator umschliessenden Gehäuses ab- stützen. Bei Erwärmung der betreffenden Teile der elektrischen Antriebsmaschine dehnen sich die beiden an den Stirnflächen des Statorgehäuses sich abstützenden Abdeckringe entgegen der Ausdehnungsrichtung des Statorgehäuses aus, so dass die Strecke, um die sich das Statorgehäuse ausdehnt, durch die Abdeckringe ausgeglichen wird. Eine axiale Beanspruchung des mit den Endringen verbundenen Spaltrohres wird dadurch unterbunden. Ausserdem kann kein Spalt zwischen den Stirnseiten der Abdeckringe und dem Blechpaket auftreten. so dass die Auflagefläche des Spaltrohres am Stator nicht unterbrochen wird.
Durch die Dünnwandigkeit des Spaltrohres würde dieses auf Grund des Förderflüssigkeitsdruckes in den Spalt hineingepresst werden, wodurch es sich verziehen oder aufreissen würde.
Zur Erzielung der verschiedenen Wärmedehnungen der betreffenden Motorenteile wird zweckmässigerweise der den Stator umschliessende Gehäuseteil aus einer an sich bekannten ferritischen Magnesiumbzw. Magnesium-Cr-Gusseisenlegierung hergestellt, das Blechpaket in bekannter Weise aus Dynamoblech und die Abdeckringe aus legiertem Stahl.
Um eine Relativverschiebung zwischen Abdeckringen und Spaltrohr zu vermeiden, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung für die Abdeckringe von Stator und Rotor ein Material verwendet, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient annähernd der gleiche ist wie derjenige der Spaltrohre. Damit ist gleichzeitig der Vorteil verbunden, dass eine einwandfreie Dichtschweissnaht an den Spaltrohrenden mit den Abdeckringen gewährleistet werden kann. Damit die seitlichen Abdeckringe gleichzeitig zur Auswuchtung des gemeinsamen Läufers von Kreiselpumpe und elektrischer Antriebsmaschine dienen können, werden diese in ihrer axialen Erstreckung kräftig ausgebildet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In der Figur ist ein Axialschnitt durch ein Kreiselpumpenaggregat zur Förderung von unter hohem Druck und hoher Temperatur stehenden Förderflüssigkeiten gezeigt.
In der Figur ist mit 1 das den aus dem Blechpaket 2 und den Wicklungen 3 bestehenden Stator umgebende Gehäuse bezeichnet. An den Stirnseiten 4 und 5 des Motorgehäuses 1 stützen sich die Flansche 6 und 7 der halsförmig ausgebildeten Abdeckringe 8 und 9 ab. Die Stirnseiten 10 und 11 der Abdeckringe liegen dicht an den beiden Seiten 12 und 13 des Statorblechpaketes 2 an. Das Spaltrohr 14 liegt über seine gesamte axiale Erstreckung satt auf dem Blechpaket 2 und den Abdeckringen auf. Durch flüssigkeitsund gasdichte Schweissnähte 15 und 16 sind die Enden 17 und 18 des Spaltrohres 14 mit den Abdeckringen verbunden.
Das Gehäuse 1 ist aus einem ferritischen Kugelgraphitgrauguss (Sphäro-Guss) hergestellt, die Abdeckringe 8 und 9 sowie das Spaltrohr 14 bestehen aus einer Stahllegierung. Dadurch dehnt sich das Gehäuse 1 auf die Längeneinheit bezogen bei Erwärmung weniger aus als die Abdeckringe und das Spaltrohr. Da jedoch das Gehäuse eine grössere axiale Erstreckung besitzt als die Abdeckringe, ist die Strecke, um die sich das Gehäuse in axialer Richtung ausdehnt, annähernd genau so gross wie die Summe der Strecken, um die sich die beiden Abdeckringe in entgegengesetzter Richtung ausdehnen, so dass übermassige Beanspruchungen an den Verbindungsschweissnähten 15, 16 des Spaltrohres 14 nicht auftreten können.
Damit auch an den Schweissnähten 19,20 des Spaltrohres 21 für den Rotor 22 keine übermässigen Wärmebeanspruchungen auftreten können, besteht das Spaltrohr 21, ebenso wie die Abdeckringe 23 und 24, aus legiertem Stahl. Die Abdeckringe haben hiebei eine so grosse axiale Erstreckung, dass sie gleichzeitig zur Auswuchtung des aus Welle 25, Laufrädern 26 und Rotor 22 bestehenden Läufers des Pumpenaggregates dienen können.
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