AT216355B - Aus Kreiselpumpe und elektrischem Antriebsmotor bestehendes, nach außen abgeschlossenes Aggregat - Google Patents

Description

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  Aus Kreiselpumpe und elektrischem Antriebsmotor bestehendes, nach aussen abgeschlossenes Aggregat 
Die aus Kreiselpumpe und elektrischem Antriebsmotor bestehenden, nach aussen abgeschlossenen Aggregate werden in bekannter Weise mit Erfolg zur Förderung der Umwälzung von Flüssigkeiten oder Gasen eingesetzt. Durch die bei Förderung von heissen Medien in der Kreiselpumpe vorherrschende hohe Temperatur und den hohen Druck sind die Gehäuseteile sowohl Druck- als auch Wärmespannungen ausgesetzt. Besonders gefährdet ist hiebei jener Gehäuseteil, dessen eine Wand die zwischen Kreiselpumpe und elektrischem Antriebsmotor liegende Trennwand bildet, weil deren eine Seite vom heissen   Förder-   medium und deren andere Seite von der Kühlflüssigkeit des elektrischen Antriebsmotors benetzt wird. 



  Der Temperaturunterschied zwischen den beiden Seiten der Trennwand kann bei den in der Praxis auftretenden Fällen bis zu   500    C betragen. Diese ungleichmässige Wärmeverteilung in der Trennwand äussert sich naturgemäss in einem Verziehen dieses Gehäuseteiles. Da ferner eine ungleiche Spannungsverteilung in dem betreffenden Gehäuseteil durch die an diesem angeordneten Druck- und Saugstutzen der Kreiselpumpe hervorgerufen wird, ist es erforderlich, den betreffenden Gehäuseteil besonders stark zu dimensionieren, wobei noch besondere kostspielige Massnahmen getroffen werden müssen, um ein Undichtwerden des Gehäuses und einen störungsfreien Lauf des Aggregates zu gewährleisten.

   Die Förderung von heissen Medien macht weitere Massnahmen erforderlich, damit die durch Wärmeleitung in Richtung des motorseitigen Teiles des Aggregates wandernde Wärmemenge keine den Betrieb des Aggregates beeinflussenden Schäden verursacht. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Kreiselpumpenaggregaten auftretenden, den Betrieb des Aggregates gefährdenden Spannungen auf ein Mindestmass herabzusetzen, eine gute Wärmeabführung zu erzielen und gleichzeitig eine materialsparende konstruktive Ausbildung des Kreiselpumpensatzes zu gewährleisten. 



   Die Erfindung besteht darin, bei einem Kreiselpumpenaggregat mit einer zwischen Kreiselpumpe und elektrischem Antriebsmotor angeordneten Trennwand und einer gleichzeitig der Kühlung des Aggregates dienenden Umlaufschmierung an der Trennwand den Saugstutzen und den Druckstutzen vorzusehen und in der Trennwand den Saugraum für die Kreiselpumpe anzuordnen. Im Anschluss an die Trennwand in Richtung des Antriebsmotors befindet sich ein Wärmeaustauschraum, der von einer schraubenförmigen Kühlrippe durchzogen ist und in Richtung zum   Schmierflüssigkeitskühler   von der zur Abführung der Wärme in diesem Raum dienenden Schmierflüssigkeit durchflossen wird.

   Dies hat gegenüber den bekannten Massnahmen zur Verhütung des Wärmeüberganges vom Pumpen- in den Motorteil den besonderen Vorteil, dass eine wesentlich bessere Wärmeführung ermöglicht wird bei gleichzeitiger Verringerung der hiezu erforderlichen konstruktiven Mittel. Die Kühlrippe wirkt sich auch dadurch vorteilhaft aus, dass das Kühlmedium nur geringen Strömungswiderstand erfährt und dass durch entsprechende Wahl der Steigung der Kühlrippe die Strömungsgeschwindigkeit des zu kühlenden Mediums geändert werden kann. Ausserdem kann der Wärmeaustauschraum auf ein Kleinstmass beschränkt werden. 



   In weiterer Ausbildung der Erfindung wird der Zwangsumlauf der   Schmier-bzw. Kühlflüssigkeit   von einem zwischen Wärmeaustauschraum und dem Gehäuseraum des elektrischen Antriebsmotors angeordneten, auf der Welle befestigten Kreiselpumpenlaufrad bewirkt, dessen erzeugter Flüssigkeitsdruck grösser 

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 ist als der Druck der Förderflüssigkeit am Wellenspalt zwischen   Pumpen-und Motorgehäuse.   Dadurch entsteht an der Abdichtstelle des Wellenspaltes zwischen   Pumpen- und Motorgehäuse   ein in Richtung zum Pumpengehäuse wirkender Schmierflüssigkeitsdruck, der einmal eine gute Schmierung des Abdichtelementes an dieser Stelle gewährleistet und zum andern beim Undichtwerden der Wellenspaltdichtung ein Eindringen der Förderflüssigkeit in den Motorraum weitgehend unterbindet.

   Dies ist im Hinblick auf die Werkstoffauswahl für die   flüssigkeitsbenetzten Teile   des elektrischen Antriebsmotors besonders vorteilhaft, weil dadurch die Beschaffenheit der Förderflüssigkeit unberücksichtigt bleiben kann. Die Leitspirale für das die Schmier- bzw. Kühlflüssigkeit in Zwangsumlauf versetzende Kreiselpumpenlaufrad bildet zweckmässigerweise mit der im Wärmeaustauschraum angeordneten Kühlrippe einen gemeinsamen Bauteil, so dass eine zwangslose Führung der Schmierflüssigkeit von der Leitspirale in den von der Kühlrippe durchzogenen Wärmeaustauschraum erzielt wird. Gleichzeitig dient der Wärmeaustauschraum als zusätzlicher Diffusor. Dadurch werden die Strömungsverluste der Schmierflüssigkeit in diesem Teil gering gehalten und ein besonderes Leitstück ist nicht erforderlich.

   Ausserdem findet eine nahezu rotationssymmetrische Wärmeverteilung innerhalb des Wärmeaustauschraumes statt, die ein Verziehen der betreffenden Teile ausschliesst. 



   ZurEinregulierung der   erforderlichenDruckdifferenz   an der Abdichtstelle des Wellenspaltes zwischen   Förder- und   Schmierflüssigkeit wird am Auslass der Leitspirale für das die Schmierflüssigkeit umwälzende Kreiselpumpenlaufrad eine Drosselstelle vorgesehen. 



   Um bereits den Wärmefluss an der Kreiselpumpe in den Wärmeaustauschraum weitgehend einzudämmen, damit letzterer möglichst klein gehalten werden kann, wird an der Trennwand der beiden   Räume   eine Wärmeisolierung vorgesehen. Diese wird vorteilhafterweise an der dem Wärmeaustauschraum zugekehrten Seite angebracht, derart, dass sie sowohl von dem Fördermedium als auch von der Schmier- bzw. 



  Kühlflüssigkeit flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist. Dadurch unterliegt die Trennwand keinen wesentlichen Temperaturunterschieden, so dass sie praktisch frei von Verzugsspannungen ist. Ferner kann sich durch die abgekapselte Anordnung der Isolierplatte diese nicht mit einem der Medien vollsaugen, so dass ihre wärmedämmende Wirkung voll erhalten bleibt. Ausserdem ist der   Isolierwerkstoff   frei wählbar. 



   Damit trotz der Anordnung des Wärmeaustauschraumes zwischen Pumpen-und Motorgehäuse eine gedrungene Bauweise des Aggregates erzielbar ist, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung die äussere Begrenzungswand des Wärmeaustauschers von dem Abschlussring und der kreiselpumpenseitigen Abdeckplatte des Stators des elektrischen Antriebsmotors und die innere Begrenzungswand von der die Welle des Aggregates in geringem Abstand umgebenden Nabe der Kühlrippe gebildet. 



   Durch die vorgeschlagene Vereinigung des Druck- und Saugstutzens mit der Trennwand, die gleichzeitig auch den Saugraum für die Kreiselpumpe bildet, zu einem gemeinsamen Teil, erhalten die andem, das Gehäuse der Kreiselpumpe bildenden Teile einfache geometrische Formen, die sich leicht mit einem den Erfordernissen entsprechenden legierten Stahlblech auskleiden lassen. Vorteilhafterweise werden der die Kreiselpumpenlaufräder umschliessende Mantelteil und der die Pumpe axial abschliessende Bodenteil zu einem einzigen Bauteil vereinigt, indem sie als gemeinsames Schmiedestück hergestellt werden. Als Werkstoff kann hiezu handelsüblicher warmfester Schmiedestahl verwendet werden. 



   Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. 



   Die aus einem legierten korrosionsfesten Schmiedestahl hergestellte, als ebene Platte ausgebildete Trennwand 1 ist zwischen dem Abschlussring 2 des elektrischen Antriebsmotors 3 und dem   Kreiselpum-   pengehäuseteil 4 durch Bolzen 5   flüssigkeits-und   gasdicht eingespannt. Die Trennwand 1 bildet gleichzeitig den Saugraum 6 für die Kreiselpumpe 7. Weiterhin sind an der Trennwand 1 der Saugstutzen 8 und der Druckstutzen 9 durch Schweissnähte 12 und 13 befestigt. An der dem Antriebsmotor 3 zugewandten Seite der Trennwand 1 ist eine Isolierschicht 14 durch die Platte 15 befestigt. 



   Der die Bodenabschlusswand 17 und den die Kreiselpumpe 7 umschliessenden Mantelteil 20 bildende Kreiselpumpengehäuseteil 4 besteht aus einem warmfesten Schmiedestahl und ist mit einem aus korro-   sionsfestemStahlblech   bestehenden Einsatz 21 ausgekleidet. Der Raum 19 zwischen Begrenzungswand 21 und Laufradumfang wird von einem Einsatzkörper 22 ausgefüllt, der die Leitspirale 23 für die erste Stufe der Kreiselpumpe bildet und mit Zuführungskanälen 24 und 25 für die zweite Stufe der Kreiselpumpe und den Druckstutzen 9 versehen ist. Der   Entleerungs- bzw. Entlüftungsstutzen   26 ist an der in radialer Richtung zum Laufradumfang sich erstreckenden Gehäusewand 20 angeordnet. 



   Die zur Kühlung und Schmierung des motorseitigen Teiles dienende Flüssigkeit strömt durch den Stutzen 28 über das obere Lager und den Rotor des Antriebsmotors in den Raum 29 und von dort durch die nicht bezeichnete Bohrung in den Saugraum der Umwälzpumpe. Das Laufrad 35 der Umwälzpumpe fördert die   Kühl-und Schmierflüssigkeit   in den Druckraum 38 und weiter durch die Bohrung 37 in den   W r-   

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 meaustauschraum 16. Vom Wärmeaustauschraum strömt die   Kühl- und   Schmierflüssigkeit über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindung zum Stutzen 31 und weiter zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten   Kühler- und Druckausgleichsbehälter,   die beide zwischen dem Austrittsstutzen 31 und dem Eintrittsstutzen 28 vorgesehen sind.

   Der Druckausgleichsbehälter hält die Schmier- bzw. Kühlflüssigkeit in den Leitungen ausserhalb des Aggregates unter dem gleichen Druck wie die Förderflüssigkeit im Einlaufstutzen der Kreiselpumpe. Der   W rmeaustauschraum   16 wird von der Kühlflüssigkeit durchströmt und ist von der schraubenförmig   gewundenen Kühlrippe   32 durchzogen. Am Ende der Kühlrippe 32 ist der Leitraum 33 für das auf der Welle 34 des Aggregates befestigte, die Schmier-bzw. Kühlflüssigkeit im Umlauf versetzende Kreiselpumpenlaufrad 35 mit eingearbeitet. Die an der äusseren Windung 36 der Kühlrippe eingelassene Bohrung 37 verbindet den Druckraum 38 der Umwälzpumpe für den Schmier- bzw. 



  Kühlflüssigkeitskreislauf mit dem Wärmeaustauschraum 16. Durch das Laufrad 35 erhält die Schmierbzw. Kühlflüssigkeit im Druckraum 38 vor der Lippendichtung 39 einen Druck, der grösser ist als der Druck des Fördermediums im Wellenspalt 40 vor der Lippendichtung 39. Durch eine nicht dargestellte Drosselstelle an dem ebenfalls nicht gezeigten Auslass des Leitraumes 33 kann der Druck der Schmierbzw. Kühlflüssigkeit vor der Lippendichtung 39 einreguliert werden. 



   Auf den Bolzen 5, die das Gehäuse des elektrischen Antriebsmotors 3, die Trennwand 1 und das Kreiselpumpengehäuse 4 zusammenspannen, sind zwischen dem   Kreiselpumpengehäuse   4 und den Muttern 41 Tellerfedern 42 angeordnet. Diese nehmen die axiale Ausdehnung der Gehäuseteile auf, ohne dass die Bolzen 5 einer nennenswerten Mehrbelastung ausgesetzt sind. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Aus Kreiselpumpe und elektrischem Antriebsmotor bestehendes, nach aussen abgeschlossenes Aggregat mit einer zwischen Kreiselpumpe und Antriebsmotor angeordneten Trennwand und einer gleichzeitig der Kühlung des Aggregates dienenden Umlaufschmierung, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trennwand   (1)   der Saugstutzen (8) und der Druckstutzen (9) vorgesehen sind und in der Trennwand der Saugraum (6) für die Kreiselpumpe (7) angeordnet ist.

Claims (1)

1. 2. Aggregat nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Motorgehäuse und Trennwand ein Wärmeaustauschraum (16) angeordnet ist, der in Richtung zum Schmierflüssigkeitskühler von der Schmierflüssigkeit zur Abführung der Wärme durchströmt wird, wobei der Wärmeaustauschraum von einer in axialer Richtung sich erstreckenden, schraubenförmig verlaufenden Rippe (32) durchzogen ist.

   3. Aggregat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Antriebsmotor zugekehrten Seite der Trennwand (1) eine Wärmeisolierplatte (14) angeordnet ist.

   4. Aggregat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierplatte (14) sowohl von dem Fördermedium der Pumpe als auch von der durch den Wärmeaustauschraum (16) strömenden Schmier-und Kühlflüssigkeit abgeschlossen ist.

   5. Aggregat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlauf der Schmierund Kühlflüssigkeit von einem zwischen Wärmeaustauschraum (16) und Motorgehäuse angeordneten, auf der Welle befestigten Kreiselpumpenlaufrad (35) bewirkt wird, wobei der Druck der Schmier- und Kühlflüssigkeit grösser ist als der Druck der Förderflüssigkeit am Wellenspalt zwischen Pumpengehäuse und Motorgehäuse.

   6. Aggregat nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass der Leitspirale für das die Schmier- und Kühlflüssigkeit umwälzende Kreiselpumpenlaufrad mit einer Drosselstelle versehen ist.

   7. Aggregat nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitspirale (36) für das die Schmier- und Kühlflüsslgkeit umw lzendeKreiselpumpenlaufrad (35) zusammen mit der im Wärmeaustauschraum angeordneten schraubenförmigen Rippe (32) aus einem Stück besteht.

   8. Aggregat nach den Ansprüchen 1, 2,5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertritt der Schmier-und Kühlflüssigkeit von der Umwälzpumpe zum Wärmeaustauschraum durch eine in der äusseren Windung (36) der Kühlrippe (32) angeordnete Bohrung (37) erfolgt.

   9. Aggregat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Begrenzungswand des Wärmeaustauschers (16) von dem Abschlussring (2) und der kreiselpumpenseitigen Abdeckplatte (30) des Stators des elektrischen Antriebsmotors und die innere Begrenzungswand von der die Welle in geringem Abstand umgebenden Nabe der Kühlrippe (32) gebildet wird.

   10. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Anschluss an die Trennwand (1) <Desc/Clms Page number 4> angeordnete, die Kreiselpumpenlaufräder umschliessende Mantelteil und der die Pumpe axial abschlie- ssende Bodenteil einen einzigen einheitlichen Gehäuseteil (4) bilden.

   11. Aggregat nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kreiselpumpenlaufräder umschliessende Gehäuseteil (4) aus einem warmfesten Schmiedestahl hergestellt und mit korrosionsfestem Stahlblech ausgekleidet ist.