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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines Rotors einer elektrischen Maschine mit einer Halteeinheit zum Halten des Rotors, einer Reinigungsanordnung und einer Antriebseinheit zu einer relativen Drehung des Rotors und der Reinigungsanordnung zueinander.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Reinigung eines Rotors einer elektrischen Maschine unter Verwendung einer solchen Vorrichtung.
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Im Betrieb einer elektrischen Maschine können sich durch Abrieb entstandene metallische Verschmutzungen, insbesondere weichmagnetische Partikel, an einem Rotor der elektrischen Maschine ablagern, welche einen Betrieb der elektrischen Maschine beeinträchtigen können. Insbesondere bei der Wartung und Reparatur einer elektrischen Maschine ist sicherzustellen, dass weichmagnetische Partikel nicht in die Maschine eingeschleppt werden. Auch kann ein derartiger Rotor bereits vor einer Erstmontage der elektrischen Maschine verschmutzt sein. Zur Reinigung eines solchen Rotors einer elektrischen Maschine im nicht installierten Zustand sind aus dem Stand der Technik verschiedene Vorrichtungen und Verfahren bekannt.
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Eine solche Vorrichtung zur Reinigung eines permanenterregten Rotors einer elektrischen Maschine beschreibt die
DE 10 2011 118 975 A1 , wobei der mit anhaftenden weichmagnetischen Materialien verunreinigte und aus der elektrischen Maschine demontierte Rotor mittels einer Antriebsvorrichtung rotierbar ist. Hierbei wirkt auf die weichmagnetischen Materialien eine Zentrifugalkraft ein. Der Rotor ist in axialer Richtung zumindest abschnittsweise und in Umfangsrichtung umschließend mit einer magnetfelderzeugenden Vorrichtung umgeben, deren Magnetfeld ein von den Permanentmagneten des Rotors erzeugtes Magnetfeld schwächt oder aufhebt und die derart vom Rotor abgelösten weichmagnetischen Materialien anzieht. Weiterhin wird ein Verfahren zur Reinigung eines permanenterregten Rotors einer elektrischen Maschine beschrieben, bei welchem der Rotor derart in Rotation versetzt wird, dass auf am Rotor anhaftende weichmagnetische Materialien eine Zentrifugalkraft einwirkt, welche größer als eine Anziehungskraft zwischen Permanentmagneten des Rotors und den anhaftenden weichmagnetischen Materialien ist. Dabei werden die derart abgelösten weichmagnetischen Materialien von einem den Rotor umgebenden Magnetfeld angezogen.
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Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Rotoren elektrischer Maschinen manuell mittels geeigneten Tüchern zu reinigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Reinigung eines Rotors einer elektrischen Maschine anzugeben.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Vorrichtung zur Reinigung eines Rotors einer elektrischen Maschine umfasst eine Halteeinheit zum Halten des Rotors, eine Reinigungsanordnung und eine Antriebseinheit zu einer relativen Drehung des Rotors und der Reinigungsanordnung zueinander.
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Erfindungsgemäß umfasst die Reinigungsanordnung eine Anzahl von Sprühköpfen zur Beaufschlagung des Rotors mit einem Reinigungsmedium unter Hochdruck.
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Unter Hochdruck wird hierbei vorliegend insbesondere verstanden, dass das Reinigungsmedium mit einem Druck im Bereich von 10 Bar bis 150 Bar auf eine Oberfläche des Rotors trifft. Eine Einstellung des Drucks erfolgt insbesondere in Abhängigkeit einer magnetischen Kraft des Rotors. Eine zusätzliche Einflussgröße ist ein Volumenstrom des Reinigungsmediums. Zum Erzielen eines guten Reinigungsergebnisses ist sowohl der Druck als auch Volumenstrom entscheidend. Hierbei ist der Volumenstrom ebenso wie der Druck einstellbar und beides kann für verschiedene Rotoren auch unabhängig voneinander unterschiedlich gewählt werden.
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Auch ist es möglich während des Reinigungsverfahrens den Druck und den Volumenstrom anzupassen oder zu ändern, so dass die Reinigung besonders effizient und kostengünstig durchgeführt werden kann. So kann zum Beispiel am Anfang der Reinigung mit einem geringeren Hochdruck zuerst eine Grobverschmutzung entfernt werden um dann mit einem höheren Hochdruck die festsitzenden Partikel wegzuspülen. Um eine vollständige Reinigung zu gewährleisten muss ein Reinigungsmittel bei Hochdruck aber auch mit einem ausreichenden Volumenstrom auf den Rotor treffen.
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Mittels der Vorrichtung wird in besonders vorteilhafter Weise eine effektive, vollständige und mit geringem Aufwand durchführbare Reinigung des Rotors ermöglicht, wodurch einerseits bei bereits gebrauchten Rotoren eine Wiederverwendung derselben möglich ist und andererseits bei ungebrauchten Rotoren ein Verbau derselben innerhalb von elektrischen Maschinen in einem gereinigten Zustand sichergestellt ist. Die Vorrichtung zeichnet sich dabei durch einen besonders einfachen und kostengünstig realisierbaren Aufbau aus.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eines permanenterregten Rotors während einer Reinigung,
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2 schematisch eine Draufsicht auf eine Stirnseite des Rotors gemäß 1 während der Reinigung,
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3 schematisch eine erste perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Vorrichtung und des Rotors gemäß 1, und
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4 schematisch eine zweite perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Vorrichtung und des Rotors gemäß 1.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den 1 bis 4 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Reinigung eines Rotors 2 einer elektrischen Maschine in verschiedenen Ansichten dargestellt, wobei die Vorrichtung 1 Bestandteil einer nicht dargestellten Anlage sein kann, in welcher eine Bestückung der Vorrichtung 1 mit dem jeweiligen zu reinigenden Rotor 2 und eine Entnahme des Rotors 2 vollautomatisch erfolgen kann.
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Bei dem Rotor 2 handelt es sich um einen permanenterregten Rotor 2 oder einen im Betrieb der elektrischen Maschine magnetisierten Rotor 2, welcher aufgrund von Hystereseffekten auch nach dem Betrieb der elektrischen Maschine magnetisiert sein kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 2 als so genannter Innenläufer ausgebildet.
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Aufgrund dieser Magnetisierung lagern sich während des Betriebs der elektrischen Maschine aufgrund von Verschleiß erzeugte magnetische Partikel oder bereits vor einer Installation des Rotors 2 in der elektrischen Maschine in dessen Umgebung befindliche magnetische Partikel auf dem Rotor 2 ab, welche zu einer Beeinträchtigung des Betriebs der elektrischen Maschine führen können.
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Zur Entfernung dieser magnetischen Partikel und gegebenenfalls anderer an dem Rotor 2 anhaftender Ablagerungen oder Verschmutzungen wird der Rotor 2 im ausgebauten Zustand mittels der Vorrichtung 1 gereinigt.
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Zu diesem Zweck wird der Rotor 2 an einer nicht näher dargestellten Halteeinheit der Vorrichtung 1 befestigt und mittels dieser relativ zu einer Reinigungsanordnung 3 positioniert. Die Positionierung erfolgt dabei derart, dass der Rotor 2 relativ zu der Reinigungsanordnung 3 ausgerichtet wird. Alternativ oder zusätzlich erfolgt eine Positionierung der Reinigungsanordnung 3 zum Rotor 2. Zur Einführung des Rotors 2 in die Vorrichtung 1 umfasst diese in nicht näher dargestellter Weise einen Öffnungsmechanismus und/oder die Einführung erfolgt durch ein Aufklappen oder Wegklappen der Halteeinheit.
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Die Halteeinheit ist dabei derart ausgebildet, dass der Rotor 2 während der Reinigung relativ zur Reinigungsanordnung 3 in einer Rotation R gedreht wird. Hierzu umfasst die Halteeinheit eine nicht gezeigte Antriebseinheit oder ist mit dieser gekoppelt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Reinigungsanordnung 3 zwei Sprühköpfe 3.1, 3.2 zur Beaufschlagung des Rotors 2 mit einem flüssigen Reinigungsmedium M unter Hochdruck während der Reinigung.
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In einer möglichen Ausgestaltung umfasst das Reinigungsmedium M Zusatzstoffe zur Steigerung einer Reinigungs- und Pflegeleistung. Beispielsweise sind dem Reinigungsmedium M fettlösende Stoffe oder so genannte Entfetter beigemischt, mittels welchen der Rotor 2 auch von fettigen Verschmutzungen oder Ablagerungen befreit werden kann. Alternativ oder zusätzlich können dem Reinigungsmedium M vor Korrosion schützende Substanzen und/oder Versiegelungen beigemischt sein, welche eine Oberfläche des Rotors 2 versiegeln und vor Wiederverschmutzung schützen.
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Auch ist es in einer möglichen Ausgestaltung vorgesehen, dass das Reinigungsmedium M und die Zusatzstoffe in separaten Schritten auf den Rotor 2 aufgebracht werden.
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Unter Hochdruck wird hierbei vorliegend insbesondere verstanden, dass das Reinigungsmedium M mit einem Druck im Bereich von 10 Bar bis 150 Bar, beispielsweise 30 Bar, auf eine Oberfläche des Rotors 2 trifft. Eine Einstellung des Drucks erfolgt insbesondere in Abhängigkeit einer magnetischen Kraft des Rotors 2, so dass ein Lösen der magnetischen Partikel und der gegebenenfalls weiteren anhaftenden Ablagerungen und/oder Verschmutzungen sichergestellt ist. Auch kann ein Energieeinsatz minimiert werden, da jeweils nur der Druck eingestellt wird, welcher zum Überwinden der magnetischen Kraft erforderlich ist. Als weitere Stellgröße dient der Volumenstrom des Reinigungsmediums M. Dieser ist abhängig von der Anzahl und der Form der Düsen. Weiterhin wird bei niedrigeren Drücken ein größerer und bei höheren Drücken ein kleinerer Volumenstrom benötigt. Ein äußerer erster Sprühkopf 3.1 ist dabei derart angeordnet, dass dieser im Wesentlichen in radialer Richtung des Rotors 2 einen kegelförmigen Strahl S1 des Reinigungsmediums M mit geringem Öffnungswinkel erzeugt und eine Außenseite des Rotors 2 mit diesem Strahl S1 beaufschlagt. Um eine Reinigung der gesamten Außenseite des Rotors 2 zu bewirken, wird der Sprühkopf 3.1 während der Rotation R des Rotors 2 um die Rotationsachse parallel zu dieser Rotationsachse in axiale Richtungen –X, +X bewegt. Hierbei kann die Bewegung des Sprühkopfes 3.1 und die Drehung des Rotors zusammen erfolgen und sich somit überlagern oder die Bewegungen erfolgen nacheinander, so dass entweder bei einer Drehung des Rotors 2 der Sprühkopf 3.1 in einer Position gehalten wird, so dass die Außenfläche ringförmig gereinigt wird, und dann nach der mindestens einen vollständigen Umdrehung der Sprühkopf 3.1 axial in die nächste Stellung bewegt wird. Alternativ wird der Rotor 2 in seiner Position gehalten und der Sprühkopf 3.1 wird axial bewegt, wobei nach einem vollständigen überstreichen der axialen Länge des Rotors 2 dieser um einen definierten Winkelabschnitt in die nächste Drehlage gedreht wird, so dass anschließend die verbleibenden Bereiche der Außenfläche gereinigt werden.
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Ein innerer zweiter Sprühkopf 3.2 ist dabei derart angeordnet, dass dieser einen in radialer Richtung und axialer Richtung ausgebildeten fächerförmigen Strahl S2 des Reinigungsmediums M mit großem Öffnungswinkel erzeugt und eine Innenseite des Rotors 2 mit diesem Strahl S2 beaufschlagt. Der Strahl S2 ist derart ausgebildet, dass mittels diesem ohne relative axiale Bewegung des Rotors 2 und des zweiten Sprühkopfes 3.2 zueinander die gesamte Innenseite des Rotors 2 während dessen Rotation R mit dem Reinigungsmedium M beaufschlagt wird. Hierbei ist der zweite Sprühkopf 3.2 im Bereich der Rotationsachse des Rotors 2 in der Vorrichtung 1 oder radial zu dieser beabstandet angeordnet. In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch eine Bewegung des zweiten Sprühkopfes 3.2 in die axialen Richtungen –X, +X vorgesehen. Somit können mittels der Vorrichtung 1 Rotoren 2 mit unterschiedlichen Längen gereinigt werden und/oder eine vollflächige Reinigung verschiedener Rotoren 2 kann mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln des Strahls S2 realisiert werden.
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Diese Anordnung und Ausbildung der Sprühköpfe 3.1, 3.2 ist insbesondere für den als Innenläufer ausgebildeten Rotor 2 besonders vorteilhaft. An Außenflächen dieses Rotors 2 wirken die größten magnetischen Kräfte, so dass in diesen Bereichen eine Anhaftung der magnetischen Partikel am größten ist. Aufgrund des fokussierten Strahls S1 sind die wirkenden Magnetkräfte überwindbar und es erfolgt eine optimale Reinigung des Rotors 2.
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Bei einer Ausbildung des Rotors 2 als so genannter Außenläufer wirken die größten magnetischen Kräfte an der Innenseite des Rotors 2. Um auch bei einer solchen Ausbildung des Rotors 2 eine optimale Reinigung zu erzielen, sind die Sprühköpfe 3.1, 3.2 austauschbar ausgebildet und/oder die Form und die Öffnungswinkel der Strahle S1, S2 sind variabel einstellbar. In einer möglichen Ausgestaltung sind die Sprühköpfe 3.1, 3.2 derart in der Vorrichtung 1 befestigt, dass diese ohne Demontage vertauschbar sind. Das heißt, dass die Sprühköpfe 3.1, 3.2 beispielsweise derart dreh-, schwenk-, kipp- und/oder klappbar angeordnet sind, dass ein Sprühkopf 3.1, 3.2 in einfacher Weise in die Position des jeweils anderen Sprühkopfes 3.2, 3.1 überführbar ist.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung 1 ist zumindest einer der Sprühköpfe 3.1, 3.2 in radialer Richtung bewegbar angeordnet. Hierdurch wird einerseits ein vereinfachtes Einführen des Rotors 2 in die Vorrichtung 1 erreicht und andererseits können Rotoren 2 mit unterschiedlichen Durchmessern mittels der Vorrichtung 1 gereinigt werden. Auch ist dadurch eine Anpassung einer Fokussierung und Führung der Strahle S1, S2 möglich, wodurch eine jeweils an die Magnetkraft und Form und Ausgestaltung des Rotors 2 als Innenläufer und Außenläufer angepasste Reinigung realisierbar ist.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung 1 umfasst diese in nicht näher dargestellter Weise eine Sensoreinheit zu Erkennung des Rotors 2 oder zumindest von Rotormaßen, so dass entsprechende Einstellungen, Positionen und Bewegungslängen der Sprühköpfe 3.1, 3.2 automatisch erkannt und eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich werden diese Werte und Parameter auch manuell vorgegeben und/oder ausgewählt. Beispielsweise ist ein jeweiliger Rotor 2 mit einem entsprechenden Identifikator, beispielsweise einer optoelektronisch lesbaren Schrift, versehen, anhand dessen dieser von der Vorrichtung identifizierbar ist.
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Eine mögliche nicht dargestellte Weiterbildung der Vorrichtung 1 sieht vor, dass die Vorrichtung 1 eine Trocknungsanordnung zur Trocknung des Rotors 2 nach dessen Reinigung umfasst. Die Trocknungsanordnung umfasst beispielsweise Lüfter und/oder Heizvorrichtungen, wobei Trocknungsparameter, beispielsweise eine Temperatur, individuell manuell oder automatisch vorgegeben werden, um thermische Überlastungen des Rotors 2 und daraus resultierende Beschädigungen desselben zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Rotor
- 3
- Reinigungsanordnung
- 3.1
- Sprühkopf
- 3.2
- Sprühkopf
- M
- Reinigungsmedium
- R
- Rotation
- S1
- Strahl
- S2
- Strahl
- –X
- Richtung
- +X
- Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011118975 A1 [0004]
