Aus Elektromotor und Kreiselpumpe bestehendes tauchbares Aggregat Die Erfindung betrifft ein aus Elektromotor und Kreiselpumpe bestehendes tauchbares Aggregat mit einem für Motor und Pumpe gemeinsamen, aus das Statorblechpaket und die Statorwicklung völlig einschliessendem Isoliermaterial gefertigten Gehäuse, bei welchem Aggregatrotor und Pumpenrad drehbar auf einer feststehenden senkrechten Achse gelagert sind, die nur einseitig an einer geschlossenen Stirn seite des Gehäuses befestigt ist.
Bei den bisher bekannten Motor-Pumpen-Aggre- gaten dieser Art erforderte die präzise und genau konzentrische Lagerung des aus Rotor und Pumpen rad bestehenden rotierenden Teils gegenüber dem ihn umschliessenden feststehenden Teil noch einen erheblichen konstruktiven Aufwand, der die Vor teile der einfacheren Herstellung des Gehäuses teil weise aufwog.
Das Ziel der Erfindung liegt in der Beseitigung dieses Nachteils.
Erfindungsgemäss ist das aus Elektromotor und Kreiselpumpe bestehende tauchbare Aggregat gekenn zeichnet durch einen in die Isoliermasse des Ge häuses eingebetteten Halteteil, der aus einem mit der Aussenseite des Stators im Eingriff stehenden äussern zylinderförmigen Teil und einem zu ihm kon zentrischen sowie mit ihm verbundenen innern zylin drischen Teil besteht, in dem die feststehende Achse konzentrisch befestigt ist.
Die Erfindung ermöglicht einen sehr einfachen Aufbau, der einerseits eine billige Herstellung und anderseits im Betrieb eine grosse Betriebssicherheit und Festigkeit ergibt. Selbst bei einer Massenferti gung kann mit einfachen und billigen Herstellungs mitteln eine genaue konzentrische Lage des rotieren den Teils gegenüber dem feststehenden Teil des Aggre gates erreicht werden.
Ein Ausführungsbeispiel wird in der nachstehen den Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeich nung näher erläutert, worin bedeuten: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein aus Elektro motor und Kreiselpumpe bestehendes Aggregat, Fig. 2 einen Schnitt gemäss Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt gemäss Linie 3-3 der Fig. 1, Fig.4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Aggregates und Fig.5 eine Ansicht des ganzen Motorpumpen aggregates im Betrieb.
Fig. 1 ist eine Ansicht des verbesserten Motor- pumpenaggregates, das allgemein mit der Zahl 1 be zeichnet werden soll. Das Aggregat weist ein für Pumpe und Motor gemeinsames Gehäuse 2 auf, das aus einem Isoliermaterial vorzugsweise aus einem stabilen elektrischen Isoliermaterial besteht, das ein geringes Absorptionsvermögen für Flüssigkeiten be sitzt. Zu einer Gruppe solcher Materialien gehören die Epoxy-Kunstharze, welche die obigen Merkmale be sitzen und zusätzlich einen hohen Grad von Zähigkeit für Schutzzwecke aufweisen. Das Gehäuse 2 kann mit mehreren Stützteilen 3 versehen sein, auf denen es während des Betriebes steht.
Bevor das Gehäuse vorzugsweise durch Giessen hergestellt wird, werden die stationären Teile wie folgt zusammengesetzt: Eine stationäre, einseitig be festigte, senkrechte Achse 4 wird fest, beispielsweise durch Presssitz in die zentrale Öffnung eines Arm kreuzes 6 eingepasst, das in die geschlossene obere Stirnwand des Gehäuses 2 eingesetzt ist. Dieses Arm kreuz 6 besitzt mehrere Arme 7, die in gleichen Ab ständen radial nach aussen ragen. Ein ringförmiger Halteteil 8, der in das Gehäuse 2 eingebettet ist und vorzugsweise aus dem gleichen geeigneten Metall wie das Armkreuz, z.
B. aus Stahl; besteht, ist mit einem zylinderförmigen innern Flansch 9 und einem ähn- lichen, aber längeren, dazu konzentrischen äussern zylinderförmigen Flansch 10 versehen.
Die Bau gruppe der Achse 4 und des Armkreuzes 6 ist mit letzterem fest in den innern, zur Achse konzentrischen Flansch 9 von Teil 8 eingepasst, ebenso ist der einen Teil des Stators einer Elektromaschine bildende Teil 11, der aus einem Paket dünner Blechlamellen 12 magnetischen Materials besteht, fest in den äussern Flansch 10 des Teils 8 eingepasst. Statorteil 1 besitzt mehrere nach innen offene Nuten 13, wobei jede Nute vorzugsweise mit einem Stück Isoliermaterial verkleidet ist, um die Blechlamellen 12 und den jenigen Teil der Statorspulen 15, der in die Nuten gewickelt ist, voneinander zu trennen.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist angenommen, dass einige Nuten keine Statorspulen enthalten. Die nicht durch Teile der Statorspule besetzten Nuten sind völlig mit Isoliermaterial 14 gefüllt, wie beispiels weise die in Fig. 1 auf der rechten Seite befindliche Nute 13.
Fig. 2 zeigt zwei Spulen 15, die Zahl der verwen deten Spulen hängt aber nur von dem Typ des be nützten Elektromotors ab.
Die feste Einpassung des Armkreuzes 6 in den innern Flansch 9 und des Statorteils 11 in den kon zentrischen äussern Flansch 11 bewirkt, dass der Stator exakt in einer konzentrischen Lage zur Achse verbleibt. Teil 8 besitzt mehrere Öffnungen 16; ein Kabel 17 mit einem Leiterpaar 18 wird durch eine dieser Öffnungen geführt und mit den Wicklungen 15 verbunden, die übrigen Öffnungen 16 werden für folgenden Zweck benützt: Gehäuse 2 wird ge gossen, z. B. dadurch, dass der Stator 11, 15, das Armkreuz 6 und die Achse 4 in eine Gussform ge bracht werden und das Gehäusematerial hineinge gossen wird.
Die Gussform (nicht dargestellt) hat vorzugsweise eine derartige Gestalt, dass die Aussen form des Gehäuses 2 keine weitere Bearbeitung mehr benötigt. Das Isoliermaterial wird also durch die Öffnungen 16 fliessen und den Statorteil 11 und die Spulen 15 vollständig umgeben. Die Gussform ist so gestaltet, dass sie eine Höhlung 19 innerhalb dem Gehäuse frei lässt; ferner ist eine Öse 20 eng über Achse 4 angepasst, wie gezeigt, um so den Eintritt des Isoliermaterials in diese Höhlung zu beschränken.
Wenn der Giessprozess beendigt ist, ist der Stator- körper 11 vollständig im Gehäuse 2 eingeschlossen, mit einem dünnen isolierenden überzug 21, der die Innenfläche des Statorteils 11 bedeckt. Bei relativ kleinen Motoren beträgt dieser innere Überzug vor zugsweise grössenordnungsmässig 0,25 mm an der dünnsten Stelle.
Dies reicht aus, um die Innenfläche des Statorteils 11 ausreichend zu schützen, anderseits ist sie dünn genug, um einen zu grossen Luftspalt zu vermeiden, wenn der (nun zu beschreibende) Rotor in den Stator eingebracht wird.
Es wird empfohlen, wenn das Gehäuse gegossen wird, vorzugsweise eine Gussform solcher Gestalt vor zusehen, dass die Höhlung 19 kleiner wird, als es in Fig. 1 gezeigt ist, und anschliessend ein Werkzeug an der Achse 4 anzubringen und die Höhlung 19 bis zu der gewünschten Weite auszureiben. Dadurch wird vermieden, die dünne Verkleidung in der Gussform ausführen zu müssen, da jetzt die Umhüllung 21 relativ dick gelassen werden und anschliessend bis zu der gewünschten Weite ausgerieben werden kann.
Die Tatsache, dass das Werkzeug auf Achse 4 aufgebracht wird, sichert eine völlige Konzentrizität, da, wie oben ausgeführt, Achse 4 ganz konzentrisch zu dem Statorteil 11 ist.
Wenn die Arbeit an diesen Punkt gelangt ist, wird eine Ringscheibe 22 drehbar gegen Öse 20 eingesetzt, und Lagerteil 23 auf die Achse 4 gesetzt, weiterhin eine zweite Ringscheibe 24 und eine zweite Öse 25 auf dem Ende 26 der Achse 4 angebracht. Ein Rotor 27 mit einem im allgemeinen aus dünnen Lamellen magnetischen Materials gebildeten Teil 28 wird auf Lager 23 derart angebracht, dass er mit diesem dreh bar ist.
Der Rotor 27 besitzt mehrere (nicht gezeigte) Nuten, in welchen Stäbe 29 aus unmagnetischem, elektrisch leitendem Material angeordnet sind. Diese Stäbe 29 sind an ihren Enden durch Ringteile 30 und 31 kurz geschlossen und bilden so einen Kurzschluss- anker. Es ist zu sehen, dass der in der Zeichnung ge zeigte Motor ein zweipoliger Induktionsmotor ist. Die Aussenfläche des Rotors 27 ist zweckmässigerweise von einer dünnen Umhüllung Isoliermaterial bedeckt, das beispielsweise aufgespritzt oder aufgestrichen ist; oder der ganze Rotor kann in diese Flüssigkeit ein getaucht werden. Der Motorbauteil der Motorpumpe ist damit komplett.
Rotor 27 wird konzentrisch auf Achse 4 innerhalb des Stators montiert, der völlig im Innern des Gehäuses 2 eingeschlossen ist.
Ein zusätzliches Merkmal kann hinzugefügt wer den; wenn ein weiterer Schutz des Stators gewünscht wird, wird vor dem Giessprozess ein gerändelter, im wesentlichen röhrenförmiger Teil 33 um die Zu leitung 17 angeordnet. Das Material des Gehäuses 2 wird diesen Teil 33 gut festhalten, der seinerseits eine Einbuchtung 34 hat, um so Kabel 17 sicher an seinem Platz zu halten. Dies ergibt eine Verbindung, die sicher in ihrem Platz verbleibt und die keine Öffnung enthält, durch die die zu pumpende Flüssig keit in den Gehäuseteil des Stators eindringen kann.
Ein Bauteil 36 ist auf den vom Rotor 27 weg ragenden Endringteil 31 aufgepresst, so dass es sich mit dem Rotor dreht. Teil 36 besitzt einen nach aussen - ragenden, runden Flansch 37, in dem meh rere Öffnungen 38 angebracht sind. Ein Rundstück 39 aus Blech besitzt mehrere Flügelblätter 40, die aus diesem Rundstück ausgestanzt sind. Diese Blätter sind mit Fortsätzen 41 und 42 hergestellt, die von den entsprechenden Seiten abragen. Fortsatz 41 passt in die Öffnung 38 des Flansches 37, um Rundstück 39 bezüglich Teil 36 in Position zu halten.
Jeder Fort satz 42 passt in eine Öffnung 43, die in Teil 44 an gebracht ist, um Teil 44 bezüglich Rundstück 39 in Position zu halten. Es ist zu erkennen, dass durch diese Mittel eine Wasserantriebsbaugruppe gebildet ist, die aus Teilen 36, 39 und 44 besteht. Teil 44 besitzt vorzugsweise U-förmigen Querschnitt, das heisst mit einem äussern Rundflansch 45 und einem innern Rundflansch 46. Eine bevorzugte Methode bei der Herstellung der Flügelblätter 40 aus Rundstück 39 besteht darin, ein Ausgangsstück mit dem gleichen Durchmesser zu verwenden wie Teil 36 und 44, die Flügelblätter auszustanzen und umzubiegen, und das verbleibende Material zwischen der innern Kante der Flügelflächen und dem ursprünglichen äussern Durch messer der Scheibe 39 zu entfernen.
Das Flügelrad ist damit an Rotor 27 befestigt und mit ihm drehbar.
Der Boden des Gehäuses 2 besitzt eine spiral förmige Ausbuchtung 47, welche die Pumpkammer darstellt, wie es am besten in Fig. 3 und 4 zu sehen ist. Diese Pumpkammer endet beim Abfluss 48, der in einen Durchfluss 49 führt, der am besten mit der Herstellung des Gehäuses 2 bereits in der Guss form vorgesehen ist. Ein Mundstück 50 wird in Ver bindung mit dem Durchfluss 49 angebracht, so dass sich der Durchfluss über den ganzen Weg von der spiralförmigen Pumpkammer am Boden des Gehäuses bis durch die Deckfläche des Gehäuses hindurch er streckt.
In Fig. 1 ragt Mundstück 50 weit genug über die Decke 51 des Gehäuses hinaus, so dass an ihm ein Befestigungsmittel für einen Schlauch 52 oder ein anderes beliebiges Gegenstück, wie z. B. Bride 53, angebracht werden kann.
Mehrere relativ gut biegsame metallische Bänder 55 werden bei der Hestellung des Gehäuses mitein- gegossen, wobei ihre Enden durch die Pumpkammer und die Öffnungen 58 in Teil 59 ragen. Wenn die Bänder 55 entsprechend durch die Öffnungen 58 von Teil 59 hindurchgezogen sind, können ihre Enden umgebogen werden, um so Teil 59 an dem übrigen Bauteil zu befestigen. Teil 59 sitzt auf den Teilen 60 und 61 auf, die mit Gehäuse 2 hergestellt sind und die Pumpkammer 47 umgeben.
In Fig. 4 ist zu sehen, dass dieses Teil 59 so geformt ist, dass es im wesent lichen auf die Form des Gehäusebodens passt, so dass es diesen Boden bedeckt und die Pumpkammer 47 nach unten abdeckt. Teil 59 besitzt in einem nach unten vorspringenden Teil 63 eine Öffnung 62, die durch einen nach oben ragenden runden Flansch 68 gebildet wird, was am besten bei Fig. 1 zu erkennen ist. Teil 63 ist mit einem ähnlichen äussern, runden Ringteil 68 versehen. Wenn Teil 59 an seinem Platz befestigt ist, stellt die Öffnung 62 den Zufluss zur Pumpkammer über das Flügelrad 40 dar.
Werden nun die Leiter 18 mit einer Spannungs quelle verbunden, wird Rotor 27 mit dem Pumprad rotieren. Die Flügelblätter 40 saugen die Flüssigkeit durch Öffnung 62 an und drücken sie in die Pump kammer 47. Die dieser Kammer gegebene Spiralform bewirkt, wie es in dieser Art bekannt ist, dass die Geschwindigkeit in statischen Druck verwandelt wird; nach und nach wird so die Flüssigkeit durch Abfluss 48 und Durchfluss 49 gepresst und ein relativ hoher Druck gewonnen, um die Flüssigkeit in Richtung Mundstück zu drücken.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass Pumpkammer 47 und Flügelrad sich bei 64 (Fig.3) beinahe berühren, so dass praktisch die ganze Flüssigkeit durch Durchfluss 49 und Mund stück 50 gepumpt wird und nur sehr wenig Flüssig keit durch den Spalt 64 fliesst, um anschliessend erneut gepumpt zu werden.
In Fig. 5 ist ein mögliches Anwendungsbeispiel dieser verbesserten, in die Pumpflüssigkeit versenk baren Pumpe gegeben, wobei die ganze Pumpanord- nung 1 in einer Flüssigkeit 65 eingetaucht ist, z. B. in Wasser, und mittels Kabel 17 die Verbindung zu einer Spannungsquelle hergestellt ist. Die Erregung der Wicklungen 15 des Stators durch Kabel 17 ver ursacht die Rotation des Pumpenrades, und damit wird Wasser durch Mundstück 50 und Schlauch 52 gepumpt. Es ist noch zu bemerken, dass nichts vor gesehen ist, um zu verhindern, dass die Flüssigkeit, z. B. Wasser, in den Motor eindringt, den Rotor um gibt und den Luftspalt ausfüllt.
Trotz beliebiger Eigen schaften der Flüssigkeit kann der Stator nicht ge schädigt werden, da er vollkommen von dem Ge häuse 2, sogar bei dem Luftspalt umgeben ist, hier ist er von der dünnen Umhüllung 21 bedeckt. Der durch Korrosion am meisten gefährdete Teil des Rotors 27, die Aussenfläche, ist ebenso mit einem Überzug ver sehen, wie bei 32 gezeigt ist, so dass die im Motor zirkulierende Flüssigkeit weder Stator noch Rotor schädigen kann. Daher können Pumpe und Motor völlig in der Flüssigkeit versenkt werden, ohne dass eine Beschädigung des Motors befürchtet werden muss.
Es sei nochmals bemerkt, dass dies ohne Ab dichtung des Motors von der Pumpe erreicht wird, wodurch die ganze Anlage zusammengefasst ist und eine zu grosse räumliche Ausdehnung und zusätzliche Bauteile vermeidet, während die gewünschte Funk tion befriedigend erfüllt wird.