DE1050434B

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Publication number: DE1050434B
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1050 ANMELDETAGi

BEKANNTSiACTIUJiG DEH ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLE OE S CHBIfTr

AUSGABE DBÄ PATENTSCHBIHT:

internat. kl. H 02k l.MÄRZ 1956

12. FEBRUAR 1959 30. JULI 1959

stimmt Obsbein mit auslegeschkift

1050 4M < W 18WT VlH b / ti d')

Es sind elektrische Tauchmotoren bekannt, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, auf die ein unter Feder. druck bestehender Übertrager in der Weise einwirkt, daß die Füllflüssigkeit in dem Motor ständig auf einem Druck gehalten wird, der unabhängig von der Tauchtiefe des Motors stets etwas höher als der auf den Motor wirkende Außendruck ist. Die bei den be, kannten Ausführungen solcher Tauchmotoren vorgesehenen Druckübertrager haben den Nachteil einer verhältnismäßig großen Baulängey da der mit Druckflüssigkeit gefüllte Raum, dear Druckkplberi und die Druckfeder räumlich hintereinander angeordnet sind. Außerdem kann man bei den bekannten Aasführungen von außen nicht ohne weiteres erkennen, unter welchem Druck sich die Füllflüssigkeit des Motors befindet bzw. ob noch eine genügend große Füllflüssigkeitsmenge in dem Motor vorhanden ist. Diese Nachteile sind bei der im folgenden angegebenen Ausbildung des Tauchmotors nicht mehr vorhanden.

Bei dem ernndungsgemäßen Tauchmotor hat der Druckregler einen kolbenförmigen Kopfteil, der auf der Außenwand' eines zylindrischen Gehäuseansatzes des einen Motorlagerschildes gleitbar gelagert ist und unter dem vorzugsweise einstellbaren Druck einer Schraubenfeder steht, die in dem Gehäuseansatz angeordnet ist und sich mit dem einen Ende gegen ein am Gehäuseansatz befestigtes, mit Durchtrittsöffnungen für die Füllflüssigkeit versehenes Federgegenlager, mit dem anderen Ende gegen einjn dem Gehäuseansatz verschiebbar gelagertes, durch einen Schraubenbolzen mit dem kolbenförmigen Kopfteil verbundenes, ebenfalls mit Durchtrittsöffnungen für die Füllflüssigkeit versehenes Federgegenlager abstützt. Dieses bewegliche Federgegenlager ist gegenüber dem feststehenden Gegenlager dadurch verstellbar eingerichtet, daß der Schraubenbolzen in das bewegliche Federgegenlager mehr oder weniger tief einschraubbar und in dem Kopfteil bzw. einem Ansatz desselben drehbar, aber nicht Iängsverschiebbar gelagert ist. Hierdurch ist in Verbindung mit Anschlägen zwischen dem feststehenden Federgegenlager und dem beweglichen Kopfteil die Möglichkeit geschaffen, bei stärkeren Leckverlusten des Motors die Feder unter- gleichzeitiger Zurüclischiebung des Köpfteiles zu entlasten, so daß der Motor wieder mit öl gefüllt werden kann. Um erkennen zu können, wann eine Wiederauffüllung des Motors mit öl od. dgl. notwendig wird, ist gemäß der Erfindung an dem beweglich gelagerten kolbenförmigen Kopfteil bzw. einem Ansatz desselben ein Anzeigestift angebracht, der in eine Längsnut des Schutzgehäuses hineinragt. Man kann dann an der Stellung des Stiftes ohne weiteres erkennen, ob das bewegliche Kopfteil nach dem Motorgehäuse hin durch den Federdruck so weit vorgeschoben ist, daß eine Wiederauffüllung des

15 Flüssigkeitsgefüllter elektrischer Taudimotor

Patentiert für:

Westinghouse Electric Corporation, East Pittsburgh, Pa. (V.St. A.) .

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 14. Mäis 1955

John J. Courtiii und Charles:W. Irwin, Buffalo, R Y. {V. St. A.), ist als Brmider genannt worden

»5 Motorgehäuses mit Öl od: dgl. erforderlich ist. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus dem in der Zeichnung dargestellten und im folgenden beschriebenen Ausführungsheispiel ersichtlich.
In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Elektromotors;

Fig. 2 ist ein Querschnitt des Motors, etwa gemäß der Linie II-II von Fig. 1; in
Fig. 3 ist schließlich ein Längsschnitt eines Druckregiere mit etwas größerem Maßstab dargestellt.

Die Erfindung ist für irgendwelche elektrische Maschinen anwendbar, die unter Wasser benutzt werden, Sie ist in der Zeichnung an einem WechseIstrorn-Induktionsmotor verkörpert. Die .in der Zeichnung dargestellte Maschine hat ein etwa zylindrisches Gehäuse 1, das an beiden Enden durch Lagerschilde 2 und 3 verschlossen ist, die mit dem Gehäuse in irgendeiner geeigneten Weise, etwa durch Schraubenbolzen 4, flüssigkeitsdidit verbunden sind. Der Motor .,hat ein StänderblechpaketS, das durch Endbleche 6 irgendwelcher Art zusammengehalten sein kann. Das Blechpaket ist an dem Gehäuse 1 in irgendeiner bekannten Weise befestigt. Die Primärwicklung 7 ist in Nuten des Ständerblechpaketes 5 eingelegt und durch eine Leitung 8 an eine nach außen gehende Leitung 9 angeschlossen, die in einem flüssigkeitsdichten Anschlußkasten 10 endet, der mit dem Motorgehäuse aus einem Stück besteht. Die Leitung 9 ist in den Anschlußkasten mittels einer flüssigkeitsdichten Durchführung einge-

909 566/271 .

führt.¹ An dem Motorgehäuse ist ferner noch ein mit einer oder mehreren ösen versehener Halter 11 angebracht.

Der Motor hat einen Läufer, der aus einem Blechpaket 12 besteht, das mit einer Sekundärwicklung, ins- besondere einem Kurzschlußkäfig 13, versehen und auf der Weile 14 befestigt ist. Die Lagerschilde 2 und 3 haben nach innen vorspringende rohrförmige Ansätze 15, in welche die Gleitlager 16 für •die Welle 14 eingesetzt sind. Die Gleitlager sind vorteilhaft mit to radialen Tragflächen 17 versehen, die die Anwendung des Motors auch in geneigter Stellung gestatten. Die rohrförmigen Ansätze haben Queröffnungen 18, die eine freie Kreisbewegung des Öles zur Schmierung der Gleitlager gestatten. Die Welle 14 ragt durch das Lagerschild 3 nach außen. An der Durditrittsstelle ist eine Wellendichtung 19 angeordnet, durch welche die Durchtrittssteile flüssigkeitsdicht gemacht ist.

Wie man sieht, bilden das Motorgehäuse 1 und die Lagerschilde 2 und 3 ein vollkommen geschlossenes ao Gehäuse für die Maschine, das beim Betrieb des Motors' vollständig mit einer isolierenden Flüssigkeit 20, vorzugsweise einem leichten Maschinenöl, gefüllt ist. Das öl 20 steht unter Druck, so .daß, wenn der Motor in das Wasser getaucht ist, irgendein Leckverlust nur »5 von dem Motor nach außen gehen kann, aber das Eindringen von Wasser in die Maschine sicher verhütet wird. Zu diesem Zweck ist an dem Lagerschild 2 ein Druckregler 21 angeordnet, der dazu dient, das öl unter einem Druck zu halten, der um ein bestimmtes Maß höher als der Außendruck ist.

Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, hat der Druckregler ein TOrzUgswetse zylindrisches Gehäuse 22, das durch Schraubenbolzen- od. dgl. an dem Lagerschild Z flüssigkeitsdicht befestigt ist und in Verbindung mit dem Innera des Motors durch eine mittlere öffnung in dem Lagerschild 2 steht. Ein feststehendes Federgegenlager 23 ist an dem äußeren Ende des zylindrischen Gehäuses 22 befestigt und ein bewegliches Federgegenlager 24 in dem zylindrischen Gehäuse 22 axial verschiebbar angeordnet. Ein an dem Federgegenlager 24 angebrachter Führungsstift 25 ragt in eine Längsnut 26 des Gehäuses 22 hinein und verhindert so eine Drehung des Federgegenlagers 24. In dem Gehäuse 22 ist eine Druckfeder 27 angeordnet, deren Enden in ringförmigen Vertiefungen der Federgegenlager 23 und 24 gelagert sind, so daß das bewegliche Federgegenlager 24, wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, nach rechts gedrückt wird. Beide Federgegetilager haben öffnungen 28, die dem Öl einen freien Durchtritt gestatten.

Der Druckregler 21 hat ferner einen beweglichen Kopfteil 29, der sich mit einem zylindrischen Ansatz 30 über den Regler 21 erstreckt. Am Ende des Ansatzes 30 ist ein Ring 31 befestigt, der auf dem Ge- häuse 22 gleithar gelagert ist und dazu dient, durch Ansehlag an das Federgegenlager 23 die nach außen gehende Bewegung des Kopfteiles 29 zu begrenzen. Die Gleitverbindung zwischen dem rohrförmigen Ansatz 30 des Kopfteiles 29 und dem Außenumfang des Federgegenlagers 23 ist in irgendeiner geeigneten Weise etwa durch einen Dichtungsring 32 abgedichtet, um so den Verlust . von öl zü verhüten. Ferner erstreckt sich, ein "Bolzen 33 durch den Kopfteil 29 und ist in das beweglich gelagerte Gegenlager 24 einge- «s schraubt. Zwischen'dem' Kopfteil 29 des Druckreglers und dem Bolzen 33 ist ein Dichtungsring 34 vorgesehen, der den Verlust von öl durch Entlanglaufen an dem Bolzen sicher verhindert. Auf dem Bolzen 33 ist ferner mittels einer Schraube od. dgl. ein Ring 35 be festigt, der am Ende des mittleren rohrförmigen Ansatzes 36 anliegt und 'eine axiale Bewegung des Bolzens gegenüber dem Kopfteil 29 verhindert. An dem festen Federgegenlager 23 ist ein Führutigsstift37 befestigt, der in eine Längsnut 38 auf dem rohrförmigen Ansatz 36 des Kopfteiles 29 hineinragt und so eine Drehbewegung des Kopfteiles verhindert. Zum Schutz des Druckreglers 21 ist an dem Lagerschild 2 ein ihn umgebendes Gehäuse 40 angebracht. Zwischen dem Gehäuse und dem Lagerschild sind freie Zugangsöffnungen, durch welche Wasser von außen Iier nach der Außenfläche des Druckreglers gelangen kann. Das Gehäuse 40 hat ferner eine mittlere öffnung 41, die den Zugang zu dem Kopf des Bolzens 33 gestattet.

Wenn der Motor und der Druckregler mit Öl gefüllt sind, sucht die Druckfeder 27 den Kopfteil 29, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, durch Einwirkung auf die bewegliche Federgegenlage 24 und den Schraubenbolzen 33 nach rechts zu verschieben, so daß das Kopfteil auf das Öl einen durch die Stärke der Feder bestimmten Druck ausübt. Wenn der Motor in Wasser getaucht ist, so wirkt der Wasserdruck auf die Außenseite des Druckreglers und sucht ebenfalls das Kopfteil 29 nach rechts zu verschieben. Der gesamte auf das öl in dem ■ Motor ausgeübte Druck ist dann also gleich der Summe des äußeren Druckes und der Federkraft, Die Feder ist so ausgebildet;; daß ihre Kraft etwa gleichmäßig über die normale Bewegungslänge des Kqpfteiles 29 wirkt. Daraus ergibt sich, daß der Innendruck des Öles in der Maschine so stets auf einem vorher bestimmten, über dem■'.ⁱAuBendruck liegenden Betrag, gehalten wird, so daß; eine konstante Druckdifferenz vorhanden ist, ohne-Rücksicht darauf, ob sich der äußere Druck verändert. Auf diese Weise wird erreicht, daß — unabhängig davon, in welcher Wassertiefe der Motor verwendet wird — der Innendruck des Motors stets größer als der Außendruck ist. Es kann daher höchstens öl vom Motor nach außen austreten; ein Eindringen von Wasser in den Motor wird jedoch mit Sicherheit verhindert.

Da das öl 20, mit dem der Motor angefüllt ist, fast «!zusammendrückbar ist, findet keine Bewegung des Kopf teiles 29 statt, wenn der Motor keine Leckverluste hat; nur der auf das öl ausgeübte Druck wird sich entsprechend den Änderungen der äußeren Drücke ändern, wie oben dargelegt ist. Beim praktischen Betrieb ist es jedoch unmöglich, die verschiedenen Ver- ■ bindungsstellen und Dichtungen der Maschine vollständig und dauernd flüssigkeitsdicht zu machen. Es wird daher ein gewisser Leckverlust an öl im Laufe der Zeit eintreten, der den ölinhalt der Maschine vermindert. Wenn ein solcher Leckverlust eintritt, bewegt sich das Kopfteil 29 nach innen, so daß der Motor immer mit öl unter einem bestimmten Druck gefüllt erhalten wird. Ein kleiner Leckverlust hat daher keine Wirkung auf die Maschine bzw. ihre Benutzbarkeit in untergetauchtem Zustande.' Auf dem zylindrischen Ansatz 30 des Kopfteiles 29 ist ein Anzeigestift 42 angebracht, der in einen Schlitz im Gehäuse 40 hineinragt. Durch ihn wird der Betrag des Leckverlustes sichtbar angezeigt, den der Motor gehabt hat und der der Stellung des Kopfteiles 29 entspricht.

Wenn ein beträchtlicher Leckverlust eingetreten ist, wird das Kopfteil 29 etwa eine solche Stellung erreichen, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, wo es das feststehende Federgegenlager 23 erreicht. Wenn dieser Punkt erreicht ist oder besser noch ein wenig' davor, muß der Motor wieder mit öl gefüllt, werden. Zu diesem Zweck muß der Federdruck der Feder 27 auf-

Claims

i 050 434 gehöben und das Kopfteil 29 in die in Fig. 1 dargestellte Lage zurückgebracht werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Bolzen 33 so gedreht wird, daß er sich von dem beweglichen Federgegenlager 24 losschraubt. Infolgedessen bewegt sich das Federgegenlager 24 in Richtung auf die Schulter 44 an derh Lagerschild 2. Bei weiterer Drehung des Bolzens wird das Kopfteil 29 zurückgeschoben, und zwar durch Einwirkung des Ringes 35 auf den rohrförmigen Ansatz 36. Diese Rückbewegung geschieht so lange, bis der Ring 31 auf das feststehende Federgegenlager 23 auftrifft. Hierdurch wird der Federdruck vermindert und der Motor kann nun wieder mit Öl angefüllt werden. Darauf wird dann der Druckregler in seine Arbeitslage dadurch zurückgebracht, daß der Bolzen 33 sowek als möglich eingeschraubt wird. Hierbei wird das bewegliche Federgegenlager 24 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung gebracht, in welcher dieFeder27 vollständig zusammengedrückt ist. Der Motor wird mit öl gefüllt nach Herausnahme einer Füllschraube 54, die sich an der Oberseite des Anschluflkaetens 10 befindet. Dort ist nämlich der höchste Punkt des Motors, wenn dieser sich in horizontaler Lage befindet. Um sicher zu sein, daß sich keine Luftblasen in dem Motor befinden, ist eine Entlüftungsschraube45 in dem zylindrischen Ansatzteil30 des Kopfteiles 29 vorgesehen. Es ist dabei zu bemerken, daß die Lage dieser Luftentleerungsschraube und die Konstruktion des Motors so ausgeführt sind, daß es' keine toten Ecken öder Taschen, an einer höher als die Luftentleerimgsschraube gelegenen Stelle gibt, so daß —■ wenn die Luftentleerungsschraube herausgenommen wird und hierbei Öl ausfließt — keine Luft mehr in der Maschine vorhanden sein kann. Im Bodenteil des Gehäuses 1 kann schließlich noch eine Verschlußschraube 46 vorgesehen sein, die herausgeschwenkt wird, wenn Öl aus dem Motor herausgelassen . werden soll. Unter Umständen kann bei zu großer Erwärmung die Ausdehnung des Öles den Innendruck des Motors auf eine unerwünschte Höhe bringen. Zu diesem Zweck kann irgendein an sich bekanntes Entlastungsventil für das Öl vorgesehen sein, wodurch der innere Druck des Motors auf eine höchstzulässige Größe beschränkt wird. Bei einer mit Flüssigkeit gefüllten Maschine, bei welcher der Läufer mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit in der Flüssigkeit rotiert, treten erhebliche Reibungsverluste auf, welche sich in einer entsprechenden Erwärmung der Flüssigkeit bemerkbar machen. Bei der .vorliegenden Konstruktion sind Einrichtungen vorgesehen, durch welche das öl in Umlauf gebracht wird, um dadurch die Wärme aus ihm zu entfernen. Zu diesem Zweck ist eine Zentralbohrung 47 m dem Ende der Welle 14 angebracht, von deren innerem Ende etwa radiale Kanäle 48 sich bis zur Oberfläche des Läufers erstrecken. Die Kanäle 48 können sich durch den Endring des Läuferkäfigs hindurch erstrecken, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, oder sie können auch in .einern besonderen Ringkörper vorgesehen sein, wenn dies erwünscht ist. Das Motorgehäuse 1 ist ferner mit einer Anzahl von nach außen vorspringenden Rippen 49 versehen, die , auf ihrer Innenseite Längskanäle 50 haben, welche sichalso auf der Außenseite des Ständerblechpaketes 5 zwischen dem Ständerblechpaket und dem Motorgehäuse befinden. Wenn der Motor läuft, wird öl in die Bohrung 47 der Welle eingesaugt und durch die Kanäle 48 nach außen getrieben, die dann wie eine Zentrifugalpumpe wirken. Eine Lippe 51 ist bei den Kanälen 48 angeordnet, welche dafür sorgt, daß der Spalt zwischen, der Lippe und dem Ständer viel kleiner ist als der Luftspalt zwischen dem Ständer und dem ίο Läufer. Das öl wird so gezwungen, durch den Luftspalt zwischen dem Ständer und Läufer, und schließlich durch die Längskanäle 50 hindurchzugehen. Wenn der Motor in Wasser eingetaucht in Betrieb gesetzt wird, wird das Motorgehäuse 1 durch das es umgebendeWasser gekühlt.' Hierdurch wird das erhitzte öl, welches durch die Kanäle 50 fließt, ebenfalls gekühlt, wobei die Wärme durch das- Motorgehäuse hindurch entweichen kann. Das öl geht in seinem Kreislauf auch durch die öffnungen 18 zu den Lagern 16 und μ dient zu deren Schmierung. Patentansprüche:

1. Elektrischer Tauchmotor, '■ der · mit einer Flüssigkeit, insbesondere öl, gefüllt und.mit einer

as Vorrichtung, z. B. einem unter Federdruck stehenden Kolben, versehen ist, welche die Füllflüssigkeit unabhängig von der Tauchtiefe des Motors stets auf einem über dem auf den Motor wirkenden Außendruck IiegendenDruck hält, dadurch gekenn zeichnet, daß der Druckregler einen kolbenförmigen Kopfteil (29) hat, der auf der Außenwand eines zylindrischen Gehäuseansatzes (22) des einen Motorlagerschildes gleitbar gelagert ist.und unter dem vorzugsweise einstellbaren Druck einer Schraubenfeder (27) steht, die in dem Gehäuseansatz angeordnet ist und sich mit dem einen Ende gegen ein am Gehäuseansatz befestigtes, mitDurchtrittsöffmingen für die Füllflüssigkeit versehenes Federgegenlager (23), mit dem anderen Ende gegen ein in dem Gehäuseansatz verschiebbar gelagertes, durch einen Schraubenbolzen (33) mit dem kolbenförmigen Kopfteil (29) verbundenes, ebenfalls mit Durchtrittsöftnungen (28) für. die Füllflüssigkeit versehenes Federgegenlager (24) abstützt.

2. Tauchmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Federgcgenlager (24) gegenüber dem feststehenden Gegenlager (23) dadurch verstellbar ist, daß der Schraubenbolzen (33) in das bewegliche Federgegenlager (24) mehr oder weniger tief einschraubbar und in dem Kopfteil (29) bzw. einem Ansatz (36) desselben drehbar, aber nicht längsverschitfobar gelagert ist.

3. Tauchmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem kolbenförmigen Kopfteil

(29) bzw. einem Ansatz (30) desselben ein Anzeigestift (42) angebracht ist, der in eine Längsnut (43) des Schutzgehäuses (40) hineinragt.

60 In Betracht gezogene Druckschriften: österreichische Patentschrift Nr. 179586;.
schweizerische Patentschriften Nr. 129692, 297960; USA-Patentschriften Nr. 1970484, 2301340, 783,2 682 229.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O mnmiz 2.59

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