DE10360812A1 - Long electric motor for submersible pumps has cylindrical abrasion resistant insert mounted near its center between rotor and stator which has radial ribs fitting into grooves of stator which contain windings - Google Patents

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Abstract

Long electric motor for submersible pumps has a cylindrical abrasion resistant insert (8) mounted near its center between the rotor (3) and stator (5). The insert has radial ribs (8b) which fit into the grooves (9) of the stator which contain the windings (10).

Description

Die Erfindung geht aus von einem langen elektrischen Tauchmotor für eine Tauchpumpe, wobei der Tauchmotor eine drehbar gelagerte Motorwelle, einen darauf drehfest angeordneten Rotor und einen den Rotor umgebenden Stator mit zu dem Motor hin offenen Längsnuten mit darin angeordneten elektrischen Windungen aufweist.The Invention is based on a long electric submersible motor for a submersible pump, wherein the submersible motor has a rotatably mounted motor shaft, one thereon rotatably mounted rotor and a stator surrounding the rotor with longitudinal grooves open to the engine having disposed therein electrical windings.

Bei langen elektrischen Tauchmotoren der vorgenannten Art für Tauchpumpen, wobei die Rotoren dieser Motoren eine Länge von wenigstens 1 m, aber auch eine Länge von über 2 m aufweisen, ist der Nachteil gegeben, dass sich die Motorwelle im Bereich des Rotors und der darauf sitzende Rotor im Betrieb des Motors derart durchbiegen, dass der übliche umfangsmäßige Luftspalt zwischen dem Rotor und dem ihn umgebenen Stator überwunden wird. Dadurch legt sich der rotierende Rotor in seinem Mittelbereich an den stationären Stator schleifend an, so dass es in diesem Mittelbereich zu einem Verschleiß und Riefenbildung an Rotor und Stator und im ungünstigsten Fall zum Festfressen des Rotors an dem Stator kommt. Um diese Mängel möglichst zu vermeiden, hat man bisher zumindest die Motorwelle relativ biegesteif ausgebildet, d. h. es wurde im Wesentlichen eine Motorwelle mit einem äußeren Durchmesser gewählt, der eine die genannten Mängel bedingende Durchbiegung der Motorwelle nach Möglichkeit vermeidet. Einem solchen Vorgehen sind jedoch bei sehr langen Tauchmotoren, insbesondere wenn sie länger als 2,00 m sind, grenzen gesetzt, weil dies unverhältnismäßig große Durchmesser auch für den Rotor und für den Sta tor zu Folge hat. Des Weiteren ist der höhere Materialverbrauch für die Motorwelle sowie auch für den Rotor und den Stator nachteilig, so dass auch der fertige Tauchmotor einen dementsprechend größeren Durchmesser aufweist. Dies wiederum schränkt die Einsetzbarkeit der Tauchpumpe in sehr engen Brunnenbohrungen und Brunnenrohren ein.at long electric submersible motors of the aforementioned type for submersible pumps, the rotors of these motors being at least 1 m in length but also a length from above 2 m, the disadvantage is that the motor shaft in the area of the rotor and the rotor sitting on it in the operation of the Bend the engine so that the usual circumferential air gap is overcome between the rotor and the stator surrounding it. This puts the rotating rotor in its central region to the stationary stator dragging on, leaving it in this mid-range to wear and scoring on rotor and stator and in the most unfavorable Case for seizing the rotor comes to the stator. To these defects as possible To avoid, so far at least the motor shaft has been relatively rigid trained, d. H. it was essentially a motor shaft with an outer diameter selected one of the mentioned shortcomings conditional deflection of the motor shaft avoids as far as possible. a However, such procedures are for very long submersible motors, in particular if they last longer than 2.00 m are set, because they are disproportionately large diameter also for the rotor and for the goal has to result. Furthermore, the higher material consumption for the motor shaft as well also for the rotor and the stator adversely, so that the finished submersible motor a correspondingly larger diameter having. This in turn restricts the applicability of the submersible pump in very narrow wells and well pipes.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung eines Tauchmotors der einleitend angeführten Art dahingehend, dass die Auswirkungen der Durchbiegung des rotierenden Rotors des Tauchmotors zumindest abgemildert sind.The The object of the invention is to improve a submersible motor the introductory Type to the effect that the bending of the rotating Rotor of the submersible motor are at least mitigated.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass der einleitend angeführte Tauchmotor derart weitergestaltet ist, dass im Bereich seiner axialen Längsmitte an sich radial gegenüberliegenden Umfangsflächen des Stators und/oder des Rotors ein Einsatz aus verschleißtem Material vorgesehen ist.The solution this task is that the initially mentioned submersible motor is further developed such that in the region of its axial longitudinal center in itself radially opposite peripheral surfaces of the stator and / or the rotor is an insert of worn material is provided.

Durch die erfindungsgemäße Lösung sind die Verschleißerscheinung und die Riefenbildung zwischen dem Stator und dem Rotor im Bereich der axialen Längsmitte des Tauchmotors, d. h. an dem Rotor und an dem Stator, an den sich radial gegenüberliegenden Umfangsflächen erheblich gemindert, wenn sich der Tauchmotor beispielsweise in einem rauen Betrieb befindet und/oder in einer mehr oder weniger starken Schräglage seine rotierende Antriebsfunktion für die Tauchpumpe durchführt. Auch ist die Gefahr, dass sich der Rotor innerhalb des Stators festfressen kann, dadurch vermieden, zumindest aber erheblich herabgesetzt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine im Bereich der Längserstreckung des Rotors und des Stators im Außendurchmesser wie bisher oder kleiner ausgebildete Motorwelle gewählt werden kann, weil eine eventuelle Durchbiegung der Motorwelle im Bereich der axialen Längsmitte des Rotors sich praktisch nicht mehr schädlich auswirkt.By the solution according to the invention are the of wear and the scoring between the stator and the rotor in the area the axial longitudinal center of the submersible, d. H. on the rotor and on the stator to which radially opposite peripheral surfaces significantly reduced when the submersible motor, for example, in a rough operation and / or more or less strong tilt performs its rotary drive function for the submersible pump. Also is the risk of the rotor seizing inside the stator can, thereby avoided, or at least significantly reduced. Another advantage is that one in the region of the longitudinal extent the rotor and the stator in the outer diameter as before or Less trained motor shaft can be chosen because a Possible bending of the motor shaft in the area of the axial longitudinal center of the rotor is practically no longer harmful.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass der Einsatz aus verschleißfestem Material eine Stützlagerausbildung ist, die den Rotor einerseits mit radialem Abstand entsprechend dem üblichen Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator umgibt und andererseits ortsfest teilweise in die Längsnuten des Stators eingreift. Diese Ausgestaltung des verschleißfesten Einsatzes erlaubt eine einfache und sichere Befestigung der Stützlagerausbildung an dem Stator.A advantageous embodiment of the solution according to the invention is that the Insert made of wear-resistant Material a support bearing training is that corresponding to the rotor on the one hand with a radial distance the usual Air gap between the rotor and the stator surrounds and on the other hand stationary partly in the longitudinal grooves engages the stator. This embodiment of the wear-resistant Insert allows a simple and secure attachment of the support bearing training on the stator.

In weiterer Ausgestaltung der Stützlagerausbildung ist diese einstückig aus einem Lagermetall hergestellt und besteht aus einem dem Rotor zugekehrten Ringteil mit radial auswärts gerichteten, formschlüssig in die Längsnuten des Stators eingreifenden Formelementen. Eine derartige Stützlagerausbildung lässt sich einfach und kostengünstig durch Gießen herstellen.In further embodiment of the support bearing training is this one piece made of a bearing metal and consists of a rotor facing ring part with radially outwardly directed, form-fitting in the longitudinal grooves the stator engaging form elements. Such a support bearing training let yourself easy and inexpensive through to water produce.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The Invention is described below with reference to an attached drawing illustrated embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 Einen Axialschnitt durch einen Tauchmotor, 1 An axial section through a submersible motor,

2 eine Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Einsatz gemäß dem Pfeil A in 1, 2 a plan view of the insert according to the invention according to the arrow A in 1 .

3 einen teilweisen und vergrößerten Querschnitt nach der Linie III-III in 1. 3 a partial and enlarged cross-section along the line III-III in 1 ,

Der in 1 gezeigte und allgemein mit 1 bezeichnete Tauchmotor für eine Tauchpumpe (nicht gezeigt) ist im Wesentlichen bekannter Bauart. Er weist eine zentrale Motorwelle 2, einen auf dieser Welle drehfest montierten Rotor 3 und einen den Rotor mit einem üblichen Luftspalt 4 umgebenden Stator 5 auf, der wiederum vom Motormantel 6 einge kapselt ist. Die übrigen in 1 erkennbaren Bauteile des Tauchmotors 1 sind nicht beziffert und beschrieben, weil sie nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.The in 1 shown and generally with 1 designated submersible motor for a submersible pump (not shown) is of substantially known type. He has a central motor shaft 2 , one on this one Shaft rotatably mounted rotor 3 and one the rotor with a common air gap 4 surrounding stator 5 on, in turn, from the engine mantle 6 is encapsulated. The rest in 1 recognizable components of the submersible motor 1 are not numbered and described because they are not the subject of the present invention.

Derartige Tauchmotoren können eine sehr große Länge aufweisen, insbesondere wenn sie Tauchpumpen antreiben, die eine große Förderleistung und insbesondere eine große Förderhöhe erbringen müssen. In diesem Fall kann der Rotor 3 und somit auch der Stator 5 eine Länge aufweisen, die wenigstens 1.000 mm, aber auch 2.500 mm und mehr betragen kann.Such submersible motors can have a very long length, in particular if they drive submersible pumps, which have to provide a high delivery rate and in particular a high delivery height. In this case, the rotor can 3 and therefore also the stator 5 have a length which may be at least 1,000 mm, but also 2,500 mm and more.

Wie 1 zeigt, ist im Bereich der axialen Längsmitte des Tauchmotors im Stator 5 eine konstruktive Ausbildung in Form eines Einsatzes 7 vorgesehen, die bzw. der aus verschleißfestem Material besteht. Sollte es im Rotationsbetrieb der Motorwelle 2 vorkommen, dass sich die Motorwelle 2 zusammen mit dem darauf sitzenden Rotor 3 im axialen Längsmittenbereich von Motorwelle und Rotor durchbiegt und sich der Rotor an den verschleißfesten Einsatz 7 anlegt, so wird jedoch aufgrund der verschleißfesten Eigenschaft des Einsatzes 7 kein Abrieb an dem Rotor 3 und an dem Stator 5 entstehen, der sich nachteilig im Luftspalt 4 auswirken würde. Ferner werden auch keine Schleifriefen am Rotor und am Stator entstehen, die eine Gefahr für das Festfressen des Rotors 3 am Stator 5 darstellen.As 1 is in the region of the axial longitudinal center of the submersible motor in the stator 5 a constructive training in the form of an insert 7 provided, which consists of wear-resistant material. Should it be in rotary operation of the motor shaft 2 Occur that the motor shaft 2 together with the rotor sitting on it 3 in the axial longitudinal center region of the motor shaft and rotor bends and the rotor to the wear-resistant insert 7 However, due to the wear-resistant property of the insert 7 no abrasion on the rotor 3 and on the stator 5 arise, which is disadvantageous in the air gap 4 would affect. Furthermore, no sanding marks on the rotor and the stator will arise, which is a danger for the seizure of the rotor 3 at the stator 5 represent.

Die 2 und 3 zeigen eine beispielsweise Ausführungsform des verschleißfesten Einsatzes 7. Dieser Einsatz ist als Stützlagerausbildung 8 konstruiert. Diese Stützlagerausbildung ist einstückig gestaltet und besteht aus einem Ringteil 8a mit daran angeformten, radial auswärts gerichteter Formelementen 8b. Wie 3 zeigt, ist der Ringteil 8a der montierten Stützlagerausbildung 8 dem Stator 3 zugekehrt, wobei sich zwischen dem Ringteil 8a und dem Stator der übliche Luftspalt 4 befindet.The 2 and 3 show an example embodiment of the wear-resistant insert 7 , This insert is as a support bearing training 8th constructed. This support bearing training is designed in one piece and consists of a ring part 8a formed thereon, radially outwardly directed features 8b , As 3 shows is the ring part 8a the mounted support bearing training 8th the stator 3 facing, being between the ring part 8a and the stator the usual air gap 4 located.

Der Stator 5 weist die üblichen Längsnuten 9 auf, in denen sich die üblichen Windungen 10 der üblichen Statorwicklung befinden. In denjenigen Endbereichen der zum Rotor 3 hin offenen Längsnuten 9, die dem Stator 5 zugekehrt sind, ist im Allgemeinen noch freier Raum vorhanden. Die Erfindung macht sich diese Tatsache zunutze und füllt diese ausreichend großen freien Räume vollständig mit den Formelementen 8b der Stützlagerausbildung 8 aus, so dass diese Formelemente formschlüssig in die Längsnuten des Stators eingreifen, wie es aus 3 deutlich zu erkennen ist. Die Stützlagerausbildung 8 ist somit ortsfest in dem Stator 5 platziert. Vorzugsweise sind so viele Formelemente 8b vorgesehen, wie der Stator 5 Längsnuten 9 hat.The stator 5 has the usual longitudinal grooves 9 on, in which the usual turns 10 the usual stator winding are located. In those end areas of the rotor 3 towards open longitudinal grooves 9 that the stator 5 In general, there is still free space left. The invention takes advantage of this fact and fills these sufficiently large spaces completely with the form elements 8b the support camp training 8th out, so that these form-fitting elements engage positively in the longitudinal grooves of the stator, as it out 3 is clearly visible. The support camp education 8th is thus stationary in the stator 5 placed. Preferably, there are so many form elements 8b provided as the stator 5 longitudinal grooves 9 Has.

Vorzugsweise wird die Stützlagerausbildung 8 durch Gießen hergestellt. Hierzu wird der Stator 5 so hergerichtet, dass über eine gewisse axiale Strecke im Bereich seiner rotorseitigen axialen Längsmitte und im rotorseitigen Bereich seiner Längsnuten 9 der vorerwähnte Freiraum für die zu bildenden Formelemente 8b geschaffen wird, wie dies aus den 1 und 3 erkennbar ist. Nach dem Ausgießvorgang kann die rotorseitige Fläche der Stützlagerausbildung 8 gegebenenfalls einer Fertigbearbeitung unterzogen werden.Preferably, the support bearing formation 8th produced by casting. For this purpose, the stator 5 so prepared that over a certain axial distance in the region of its rotor-side axial longitudinal center and in the rotor-side region of its longitudinal grooves 9 the aforementioned free space for the mold elements to be formed 8b is created, like this from the 1 and 3 is recognizable. After the pouring process, the rotor-side surface of the support bearing training 8th optionally be subjected to finishing.

Die Stützlagerausbildung 8 besteht vorzugsweise aus einem Lagermetall. Als Lagermetall wird beispielsweise ein Bronzematerial gewählt.The support camp education 8th preferably consists of a bearing metal. As a bearing metal, for example, a bronze material is selected.

Alternativ kann die Stützlagerausbildung 8 auch aus einem Kunststoffmaterial auf Basis von Polypropylen bestehen. Dieses Material kann vorzugsweise mit Verstärkungsfasern versehen sein.Alternatively, the support bearing training 8th also consist of a plastic material based on polypropylene. This material may preferably be provided with reinforcing fibers.

Vorstehend ist der Einsatz 7 bzw. die Stützlagerausbildung 8 aus verschleißfestem Material so beschrieben, dass er bzw. sie im Stator 5 vorgesehen ist. Er bzw. sie kann aber auch in dem Rotor 3 vorgesehen sein, und des Weiteren ist es auch möglich, dass sowohl in dem Stator 5 als auch in dem Rotor 3 ein Einsatz 7 bzw. eine Stützlagerausbildung 8 aus verschleißfestem Material vorgesehen ist.Above is the insert 7 or the support bearing training 8th Made of wear-resistant material so described that he or she in the stator 5 is provided. He or she can also in the rotor 3 be provided, and further it is also possible that both in the stator 5 as well as in the rotor 3 an insert 7 or a support bearing training 8th made of wear-resistant material is provided.

Claims (9)

Langer elektrischer Tauchmotor für eine Tauchpumpe, wobei der Tauchmotor eine drehbar gelagerte Motorwelle, einen darauf drehfest angeordneten Rotor und einen den Rotor umgebenden Stator mit zu dem Rotor hin offenen Längsnuten mit darin angeordneten elektrischen Windungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der axialen Längsmitte des Tauchmotors (1) an sich radial gegenüberliegenden Umfangsbereichen des Stators (5) und/oder des Rotors (3) ein Einsatz (7) aus verschleißfestem Material vorgesehen ist.A long electric submersible motor for a submersible pump, wherein the submersible motor has a rotatably mounted motor shaft, a rotatably mounted rotor and a stator surrounding the rotor with longitudinal grooves open to the rotor with electrical windings arranged therein, characterized in that in the region of the axial longitudinal center of the Submersible motor ( 1 ) at radially opposite circumferential regions of the stator ( 5 ) and / or the rotor ( 3 ) an insert ( 7 ) is provided from wear-resistant material. Tauchmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleißfeste Einsatz (7) eine Stützlagerausbildung (8) ist, die den Rotor (3) einerseits mit radialem Abstand entsprechend dem üblichen Luftspalt (4) zwischen dem Rotor (3) und dem Stator (5) umgibt und andererseits ortsfest teilweise in die Längsnuten (9) des Stators eingreift.Submersible motor according to claim 1, characterized in that the wear-resistant insert ( 7 ) a support camp training ( 8th ), which is the rotor ( 3 ) on the one hand with a radial distance corresponding to the usual air gap ( 4 ) between the rotor ( 3 ) and the stator ( 5 ) and partly stationary in the longitudinal grooves ( 9 ) engages the stator. Tauchmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützlagerausbildung (8) einstückig ausgestaltet ist und aus einem dem Rotor (3) zugekehrten Ringteil (8a) mit radial auswärts gerichteten, formschlüssig in die Längsnuten (9) des Stators (5) eingreifenden Formelementen (8b) besteht.Submersible motor according to claim 2, characterized in that the support bearing formation ( 8th ) is integrally formed and from a rotor ( 3 ) facing ring part ( 8a ) with radially outwardly directed, form-fitting in the longitudinal grooves ( 9 ) of the stator ( 5 ) engaging elements ( 8b ) consists. Tauchmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringteil (8a) der Stützlagerausbildung (8) so viele Formelemente (8b) aufweist wie der Stator (5) Längsnuten (9) hat.Submersible motor according to claim 3, characterized ge indicates that the ring part ( 8a ) of support camp training ( 8th ) so many features ( 8b ) like the stator ( 5 ) Longitudinal grooves ( 9 ) Has. Tauchmotor nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützlagerausbildung (8) aus einem Lagermetall besteht.Submersible motor according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the support bearing formation ( 8th ) consists of a bearing metal. Tauchmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagermetall ein Bronzematerial ist.Submersible motor according to claim 5, characterized in that that the bearing metal is a bronze material. Tauchmotor nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützlagerausbildung (8) aus einem Kunststoffmaterial auf Basis von Polypropylen besteht.Submersible motor according to one of claims 2, 3 or 4, characterized in that the support bearing formation ( 8th ) consists of a plastic material based on polypropylene. Tauchmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial mit Verstärkungsfasern versehen ist.Submersible motor according to claim 7, characterized in that that the plastic material is provided with reinforcing fibers. Tauchmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützlagerausbildung (8) durch Gießen hergestellt ist.Submersible motor according to one of claims 2 to 8, characterized in that the support bearing formation ( 8th ) is made by casting.
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