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Aus Elektromotor und Kreiselpumpe bestehendes tauchbares Aggregat
mit einem aus Isoliermaterial gefertigtem Gehäuse Die Erfindung bezieht sich auf
ein aus Elektromotor und Kreiselpumpe bestehendes Aggregat, das völlig in das zu
fördernde Medium eingetaucht werden kann.
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Aus wirtschaftlichen Erwägungen ist es oft zweckmäßig, eine eintauchbare
Pumpe zusammen mit dem Motor als eine Einheit zu bauen. Dabei ist es im allnotwendig,
den Motor in das zu fördernde Medium einzutauchen, wobei durch Zersetzung, Kurzschluß
usw. die Motorteile beschädigt werden können. Zur Vermeidung dieses Nachteils wurden
die Motorteile so eingekapselt, daß sie völlig gegen das zu fördernde Medium abgeschlossen
waren. Diese Lösung ergibt zwar den gewünschten Erfolg, doch werden dadurch die
Herstellungskosten beträchtlich erhöht. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, daß
man dem Medium freien Zutritt zu den -beweglichen Teilen des Motors läßt und daß
man nur die feststehenden Teile des Motors abkapselt, die im allgemeinen hinsichtlich
Zersetzung und Kürzschlußgefahr empfindlicher sind. In diesem Fall, besitzen der
Elektromotor und die Kreiselpumpe ein gemeinsames, aus Isoliermaterial gegossenes
Gehäuse, wobei das Isoliermaterial auch das Statorblechpaket und die Statorwicklungen
völlig ein-"chließt. Eine derartige Konstruktion ermöglicht eine einfachere Herstellung,
wobei wegen des Fehlens jeglicher Abdichtung rotierender Teile auch die Schwierigkeiten
vermieden werden, die sonst im Betrieb durch eventuell auftretende Undichtigkeiten
hervorgerufen werden.
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Bei den bisher bekannten Motor-Pumpen-Aggregaten dieser Art erforderte
die präzise und genau konzentrische Lagerung des aus Rotor, Pumpenrad und Welle
bestehenden rotierenden Teils noch einen erheblichen konstruktiven Aufwand, der
die Vorteile der einfacheren Herstellung des Gehäuses teilweise aufwog.
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Das Ziel der Erfindung liegt in der Beseitigung dieses Nachteils unter
Anwendung einer an sich bekannten Anordnung, bei welcher Rotor und Pumpenrad drehbar
auf einer feststehenden Welle gelagert sind, die nur einseitig an einer geschlossenen
Stirnseite des Gehäuses befestigt ist.
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Erfindungsgemäß ist das aus Elektromotor und Kreiselpumpe bestehende
tauchbare Aggregat gekennzeichnet durch einen. in die Isoliermasse des Gehäuses
eingebetteten Halteteil, der aus einem mit der Außenseite des. Stators im Eingriff
stehenden äußeren zylinderförmigen Teil und einem zu ihm konzentrischen sowie mit
ihm verbundenen inneren zylindrischen Teil besteht, in den eine außen mit radialen
Rippen versehene Büchse eingesetzt ist, in der die feststehende Welle befestigt
ist.
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Die Erfindung führt zu einem sehr einfachen Aufbau, der einerseits
eine billige Herstellung und andererseits im Betrieb eine große Betriebssicherheit
und Festigkeit ergibt. Selbst bei einer Massenfertigung kann mit einfachen und billigen
Herstellungsmitteln eine genaue konzentrische Lage der rotierenden und der feststehenden
Teile des Aggregats erreicht werden, Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung
zeigt die Zeichnung, und zwar ist Fig. 1 die Seitenansicht des erfindungsgemäßen
Aggregats, teilweise im Schnitt dargestellt, Fig. 2 eine Ansicht in der Ebene II-II
von Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht in der Ebene III-III von Fig. 1, Fig. 4 eine perspektivische
Ansicht der Anordnung in zerlegtem Zustand, teilweise im Schnitt dargestellt. Fig.
1 zeigt ein aus einem Elektromotor und aus einer Kreiselpumpe bestehendes Aggregat,
das a11-gemein mit 1 bezeichnet ist. Die Anordnung ist im wesentlichen von dem Gehäuse
2 eingeschlossen, welches aus einem festen Isolationsmaterial mit einem geringen
Absorptionskoeffizienten für Gase und Flüssigkeiten hergestellt ist. Eine Gruppe
von derartigen Materialien sind z. B. die Epoxyd-Harze, welche die oben aufgeführten
Merkmale aufweisen und darüber hinaus noch einen hohen Härtegrad besitzen, der einen
guten Schutz gewährleistet. Das Gehäuse 2 kann mit
einer Anzahl
von Auflagern 3 versehen sein, auf welchen es im Betrieb steht.
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Vor der Herstellung des Gehäuses, die durch Gießen oder plastische
Formung geschieht, werden die feststehenden Teile des Motors in der im folgenden
beschriebenen Weise zusammengebaut. Die feststehende Welle 4 wird sehr fest, z.
B. im Preßsitz, in der Mittelöffnung 5 einer Büchse 6 befestigt. Diese weist eine
Anzahl von Rippen 7 auf, die sich in gleichen Abständen voneinander radial nach
außen erstrecken. Ein ringförmiger Halteteil 8, zweckmäßigerweise aus einem entsprechenden
Metall, z. B. Stahl, hergestellt, besteht aus einem inneren zylindrischen Teil 9
und aus einem damit verbundenen, konzentrisch dazu liegenden äußeren zylindrischen
Teil 10. Die Büchse 6 mit der eingebauten Welle 4 wird in den inneren zylindrischen
Teil 9 des Halteteils 8 festsitzend eingepaßt, und der Stator 11 eines Elektromotors,
der in üblicher Weise aus den dünnen, aus magnetischem Material bestehenden Blechen
12 zusammengesetzt ist, wird in den äußeren zylindrischen Teil 10 des Halteteils
8 sehr fest eingesetzt. Der Stator 11 weist eine Anzahl von Nuten 13 auf, die nach
innen geöffnet sind, wobei jede der Nuten auf der Innenseite mit einer aus Isoliermaterial
bestehenden Folie 14 ausgekleidet wird. Diese trennt die Bleche 12 von der Statorwicklung
15, die in den Nuten 13 liegt.
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In Fig. 2 sind zwei Spulengruppen 15 dargestellt, jedoch hängt die
Anzahl der benötigten Spulengruppen von der Art des jeweils verwendeten Elektromotors
ab.
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Durch den festen Sitz der Büchse 6 im zylindrischen Teil 9 und des
Stators 11 im konzentrisch dazu liegenden zylindrischen Teil 10 wird der Stator
genau konzentrisch zu der feststehenden Welle 4 gehalten. Der Halteteil 8 besitzt
eine Anzahl von Öffnungen 16. Durch eine dieser Öffnungen wird das Kabel 17 geführt,
welches ein Paar Adern 18 enthält, die an die Wicklungen 15 angeschlossen werden,
während der Rest der Öffnungen 16 für einen später zu beschreibenden Zweck dient.
Das Gehäuse 2 kann dann z. B. dadurch hergestellt werden, daß die gesamte Anordnung,
bestehend aus dem Stator 11, der Büchse 6 und der Welle 4, in eine Form gesetzt
wird und das Gehäusematerial eingefüllt wird. Die (nicht gezeigte) Form ist zweckmäßig
so ausgeführt, daß sich die Außengestalt des Gehäuses 2 ergibt, ohne daß weitere
Bearbeitungen erforderlich sind. Das Isoliermaterial fließt durch die Öffnungen
16 und schließt den Statorteil 11 und die Wicklungen 15 vollständig ein. Die Form
ist so gestaltet, daß im Gehäuse der Hohlraum 19 frei bleibt, und die Hülse 20 wird,
wie dargestellt, auf die Welle 4 fest aufgesetzt, um diesen Hohlraum gegen das Isoliermaterial
genau abzugrenzen. Nach Beendigung des Gußvorganges ist der Stator 11 völlig im
Gehäuse 2 eingeschlossen, wobei eine dünne Schicht 21 aus Isoliermaterial die Innenfläche
des Stators bedeckt. Bei verhältnismäßig kleinen Motoren liegt die Dicke der Schicht
21 zweckmäßiger in der Größenordnung von etwa 0,25 mm an ihrer dünnsten Stelle.
Dies genügt, um den Schutz der Innenfläche des Stators zu gewährleisten, und ist
gering genug, um einen unzulässig hohen Luftspalt bei eingebautem Rotor zu vermeiden.
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Falls das Gehäuse gegossen oder plastisch geformt wird, erscheint
es zweckmäßig, die Form so auszuführen, daß der Hohlraum 19 etwas kleiner wird,
als in Fig.1 dargestellt ist, und dann an der feststehenden Welle 4 ein Werkzeug
anzubringen, mit dem der Hohlraum 19 auf die gewünschte Größe aufgerieben wird.
Dadurch wird vermieden, daß die dünne Schicht 21 in der Form hergestellt werden
muß, da die Schicht 21 zunächst verhältnismäßig dick gemacht werden und dann auf
die gewünschte Abmessung aufgerieben werden kann. Dadurch, daß das (nicht dargestellte)
Werkzeug an der Welle 4 angesetzt wird, wird eine genaue Konzentrizität gewährleistet,
da, wie oben beschrieben, die Welle 4 zum Stator 11 völlig konzentrisch liegt.
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Nachdem die Herstellung bis zu dem beschriebenen Stadium fortgeschritten
ist, wird die Beilagscheibe 22 an die Hülse 20 angelegt, und das Lager 23 wird auf
der Welle 4 drehbar befestigt. Dies geschieht durch Anbringen der zweiten Beilagscheibe
24 und der zweiten Hülse 25 am Ende 26 der Welle 4. Der Rotor 27, der im allgemeinen
aus dünnen, aus magnetischem Material bestehenden Blechen 28 hergestellt ist, wird
auf dem Lager 23 so befestigt, daß er sich mit diesem dreht. Der Rotor 27 weist
eine Anzahl von (nicht dargestellten) Nuten auf, durch welche die aus unmagnetischem,
leitendem Material bestehenden Stäbe 29 geführt sind. Die Stäbe 29 sind an ihren
Enden durch die Ringe 30 und 31 untereinander kurzgeschlossen, so daß sie einen
Käfiganker-Rotor bilden. Der beispielsweise dargestellte Elektromotor ist also ein
zweipoliger Asynchron-Motor. Die Außenfläche des Rotors27 wird zweckmäßig mit einer
dünnen Schicht 32 aus einem Isoliermaterial bedeckt, welche z. B. aufgespritzt,
aufgestrichen oder durch Tauchen hergestellt sein kann. Der Zusammenbau der Motorteile
der Pumpen-Motor-Anordnung ist dann fertig. Der Rotor 27 ist auf der Welle 4 innerhalb
des vom Gehäuse2 völlig eingeschlossenen Stators 11 konzentrisch angebracht.
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Als zusätzliche Maßnahme zum Schutz des Stators 11 kann, falls erwünscht,
ein gerieftes, im wesentlichen röhrenförmiges Teil 33 vor dem Gießvorgang über das
Kabel 17 geschoben werden. Das Material, aus welchem das Gehäuse 2 besteht, haftet
fest an dem Teil 33, welches seinerseits mit seinem nach innen gequetschten Abschnitt
34 das Kabel 17 gegen Verschieben sichert. Durch diese Maßnahme wird die Anschlußleitung
unverrückbar festgehalten, ohne daß eine Öffnung entsteht, durch welche das zu fördernde
Medium in das Gehäuse eintreten und den Stator11 beschädigen könnte.
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Am Endring 31 des Rotors 27 ist auf einem Ansatz 35 das Pumpenlaufrad
angebracht, welches aus einem zylindrischen Teil 36 und zwei parallel zueinander
liegenden Scheiben 39 und 44 besteht, zwischen denen Laufradschaufeln 40 angebracht
sind. Somit ist das Pumpenlaufrad mit dem Rotor27 wie aus einem Stück verbunden,
so daß sich beide gemeinsam auf der feststehenden Welle 4 drehen.
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In der Unterseite des Gehäuses 2 ist die spiralförmige Pumpenkammer
angebracht. Sie wird zweckmäßig zusammen mit dem Auslaß 48 und der Durchführung
49 während des Gießens des Gehäuses 2 in der Form hergestellt.
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An der Unterseite ist das Gehäuse 2 durch ein Bodenstück 59 verschlossen.
Dieses kann beispielsweise mittels biegsamen Metallstreifen 55 befestigt sein, die
in das Gehäuse eingegossen sind und durch Öffnungen 58 in dem Bodenstück 59 ragen,
worauf sie umgebogen werden.
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Es ist zu bemerken, daß nichts unternommen wurde, um zu verhindern,
daß die Flüssigkeit, z. B. Wasser, vollständig den Rotor umgibt und in den Luftspalt
67 (Fig. 1) .eintritt. Welche Eigenschaften die Flüssigkeit auch besitzen mag, dem
Stator kann kein Schaden zugefügt werden, wenn man die Tatsache berücksichtigt,
daß er vollständig im Gehäuse 2 eingeschlossen ist, selbst am Luftspalt, wo er durch
den dünnen Überzug 21 bedeckt ist. Der Teil des Rotors 27, der am meisten der Zersetzung
ausgesetzt ist, nämlich die äußere Umfangsfläche,
ist ebenfalls
mit einem Überzug versehen, wie bei 32 angedeutet ist, und somit völlig vor dem
im Motorgehäuse umlaufenden Medium geschützt.