DE1096206B

DE1096206B - Centrifugal pump and electric motor filled with a liquid isolating agent

Info

Publication number: DE1096206B
Application number: DEH34744A
Authority: DE
Original assignee: HAENY AND CIE AG
Current assignee: HAENY AND CIE AG
Priority date: 1958-11-07
Filing date: 1958-11-07
Publication date: 1960-12-29
Also published as: CH371835A; GB926187A

Description

Kreiselpumpe und mit einem flüssigen Isoliermittel gefüllter Elektromotor Es sind bereits Einrichtungen zum Fördern von Flüssigkeiten bekanntgeworden, bei welchen der Motorraum mit dem Pumpenraum kommuniziert. Soweit dies die Wärmebeständigkeit des für die Motorwicklungen verwendeten Isoliermaterials zuließ, konnten mit solchen Einrichtungen auch warme Flüssigkeiten gefördert werden. Um die von der Temperaturbeständigkeit des Isoliermaterials gesetzte Grenze zu erweitern, hat man versucht, die Motorwicklungen abzuschirmen oder zu kühlen. In diesem Bestreben sind u. a. die Spaltrohrmotoren entstanden, bei welchen ein von einem den Rotor umgebenden Spaltrohr eingeschlossener Raum zwar immer noch mit dem Pumpenraum kommuniziert, der die Wicklungen enthaltende Motorraum aber an einen eigenen Kühlkreislauf angeschlossen ist. Die durch die Kühlungen der Wicklungen erreichte, relativ geringfügige Erweiterung der Verwendbarkeit der Spaltrohrmotoren wurde jedoch durch die Schwierigkeiten beim Abdichten des Spaltrohres und durch dessen Empfindlichkeit gegenüber Druckunterschieden zwischen dem Fördersystem und dem Kühlsystem sowie schließlich durch fühlbares Absinken des Wirkungsgrades aufgehoben.Centrifugal pump and electric motor filled with a liquid isolating agent There are already devices for pumping liquids become known at which the engine room communicates with the pump room. As far as the heat resistance of the insulating material used for the motor windings, could with such Facilities also allow warm liquids to be conveyed. To that of the temperature resistance To expand the limit set by the insulating material, attempts have been made to extend the motor windings shield or cool. In this endeavor, inter alia. the canned motors originated in which a can enclosed by a can surrounding the rotor Space still communicates with the pump space containing the windings However, the engine compartment is connected to its own cooling circuit. The ones from the cooling of the windings achieved a relatively minor increase in the usability of the Canned motors, however, were caused by the difficulties in sealing the can and by its sensitivity to pressure differences between the conveyor system and the cooling system and finally by a noticeable drop in efficiency canceled.

Es sind ferner Fördereinrichtungen bekanntgeworden, bei welchen der Motorraum mit einer isolierenden Flüssigkeit gefüllt und dem Pumpenraum gegenüber hermetisch abgeschlossen ist, so daß die Isolierflüssigkeit die hohe Temperatur der Förderflüssigkeit nicht aufnimmt. Die Schwierigkeiten beim Trennen des Motorraumes vom Pumpenraum, welche beim Fördern von kalten Flüssigkeiten früher schon zum Verbinden dieser beiden Räume geführt hatten, konnten jedoch bei wirklich hohen Temperaturen nicht befriedigend überwunden werden.There are also funding facilities become known in which the Motor compartment filled with an insulating liquid and opposite the pump compartment is hermetically sealed, so that the insulating liquid the high temperature which does not absorb the pumped liquid. The difficulties in separating the engine compartment from the pump room, which is used to connect earlier when pumping cold liquids Both of these rooms had resulted, however, at really high temperatures cannot be overcome satisfactorily.

Gegenüber solchen Vorschlägen, welche also auf das Bestreben gerichtet sind, die Wärme aus dem Motorraum abzuführen oder die Wärmezufuhr zu diesem Raum möglichst zu unterbinden, beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, daß der Wirkungsgrad, die Betriebssicherheit, aber auch die Lebensdauer der Einrichtung in keiner Weise beeinträchtigt werden, wenn bei Förderung eines heißen Isoliermittels dasselbe ungehindert in den Motorraum eintreten kann. In diesem Sinne wird eine Einrichtung, bestehend aus einer Kreiselpumpe und einem Elektromotor auf gemeinsamer Welle, bei der der Elektromotor mit einem flüssigen Isoliermittel gefüllt ist, vorgeschlagen, bei welcher erfindungsgemäß bei Förderung von heißen Isoliermitteln der Motorraum mit dem Pumpenraum in an sich bekannter Weise kommuniziert.Compared to such proposals, which are therefore aimed at endeavor are to dissipate the heat from the engine compartment or the heat supply to this space to prevent as possible, the present invention is based on the knowledge that the efficiency, the operational safety, but also the service life of the facility will not be affected in any way when pumping a hot insulating agent the same can enter the engine compartment unimpeded. With this in mind, becomes a Device consisting of a centrifugal pump and an electric motor on common Proposed shaft in which the electric motor is filled with a liquid insulating agent, in which, according to the invention, the engine compartment when pumping hot insulating agents communicates with the pump chamber in a manner known per se.

In der Zeichnung ist rein beispielsweise eine Aus-führung des Erfindungsgegenstandes im Axialschnitt dargestellt. Danach ist das einerends mit einem Deckel 1 hermetisch verschlossene Motorgehäuse 2 andernends unter Zwischenlage eines Zwischenstückes 3 mittels Dehnungsbolzen 4 am Pumpengehäuse 5 angeflanscht. Selbstverständlich ist die Auflage des Zwischenstückes 3 am Motor- bzw. Pumpengehäuse in geeigneter Weise dicht gehalten. Das Zwischenstück 3 selber weist etwa die Form zweier mittels eines Rohrstückes verbundener Flansche auf, was zur Folge hat, daß das Motorgehäuse 2 vom Pumpengehäuse 5 durch einen Luftspalt 6 getrennt ist und daß zum Übergang der Wärme in Richtung auf das Motorgehäuse nur ein stark verminderter Querschnitt zur Verfügung steht. Um auch die Wärmestrahlung zu verringern, ist das Pumpengehäuse gegenüber dem Motorgehäuse mittels eines Asbestringes 7, im übrigen mit einem Isoliermantel s abgeschirmt.In the drawing, purely by way of example, an embodiment of the subject matter of the invention is shown in axial section. The motor housing 2, which is hermetically sealed at one end by a cover 1, is then flanged to the pump housing 5 by means of expansion bolts 4 at the other end, with an intermediate piece 3 in between. Of course, the support of the intermediate piece 3 on the motor or pump housing is kept tight in a suitable manner. The intermediate piece 3 itself has approximately the shape of two flanges connected by means of a pipe section, with the result that the motor housing 2 is separated from the pump housing 5 by an air gap 6 and that only a greatly reduced cross-section for the transfer of heat towards the motor housing is available. In order to also reduce the heat radiation, the pump housing is shielded from the motor housing by means of an asbestos ring 7, otherwise with an insulating jacket.

Das Pumpengehäuse 5 weist einen zentralen Einlaufstutzen 9 und einen radial gerichteten Förderstutzen 10 auf. Das gegenüber dem Einlaufstutzen 9 angeordnete Pumpenrad 11 ist mit radialen Schaufeln versehen und von einem mit dem Gehäuse 5 in einem Stück gegossenen Leitapparat 12 umgeben. Das Fördermedium gelangt vom Leitapparat 12 durch einen Ringraum 13 zum Förderstutzen 10. Diese Anordnung verhindert das Auftreten von Querschüben.The pump housing 5 has a central inlet connection 9 and a radially directed delivery nozzle 10. The opposite to the inlet connection 9 arranged The impeller 11 is provided with radial blades and one of them is connected to the housing 5 Surrounding diffuser 12 cast in one piece. The pumped medium comes from the diffuser 12 through an annular space 13 to the delivery nozzle 10. This arrangement prevents that Occurrence of transverse thrusts.

Das Pumpenrad 11 ist auf die Rotorwelle 14 aufgekeilt, welche durch eine Trennwand 15 des Zwischenstückes 3 hindurchgeführt ist. Die einander zugekehrten Stirnflächen des Pumpenrades 11 und der Wandung 15 bilden eine Art Labyrinthdichtung, welche so ausgebildet ist, daß die zwischen die besagten Teile gelangenden Schmutzpartikeln nach außen geschleudert werden.The pump wheel 11 is keyed to the rotor shaft 14, which through a partition 15 of the intermediate piece 3 is passed through. Those facing each other End faces of the pump wheel 11 and the wall 15 form a kind of labyrinth seal, which is designed so that the dirt particles getting between said parts be thrown outwards.

Unmittelbar an der dem Motor zugekehrten Seite der Wandung 15 ist ein Kugellager 17 angeordnet, welches außer der Lagerung der Welle 14 auch der Aufnahme von axialen Kräften dient.Immediately on the side of the wall 15 facing the motor a ball bearing 17 is arranged, which besides the bearing of the shaft 14 also serves to absorb axial forces.

Bei der Herstellung des Lagers 17 ist die Betriebstemperatur der Einrichtung zu berücksichtigen. Im Bereiche des Lagers 17 mündet ein mit einer Abzweigung 18 versehener Entlüftungskanal 19, welcher mit einer Entlüftungsschraube 20 verschlossen ist und die Entlüftung des Motorraumes gestattet. Eine weitere Entlüftungsschraube 22 .befindet sich im Deckelf. Mer die genannten Kanäle 18, 19 und über eine in der Wandung 15 angebrachte Labyrinthdichtung stehen Motor und Pumpenraum miteinander in Verbindung.In the manufacture of the bearing 17 is the operating temperature of the device to consider. A branch 18 opens in the area of the bearing 17 provided ventilation channel 19, which is closed with a ventilation screw 20 and the ventilation of the engine compartment is permitted. Another vent screw 22. Is in the lid elf. Mer the mentioned channels 18, 19 and one in the Wall 15 attached labyrinth seal are motor and pump chamber with each other in connection.

Die Wicklungen 21 des Stators liegen wie auch der Rotor 23 im ungeteilten Motorraum 24. Die Wicklungsdrähte sind nicht isoliert, sie sind lediglich mittels Zwischenlagen aus einem anorganischen Stoff, z. B. mittels einer Umwicklung aus Glasfasern, im gegenseitigen Abstand gehalten. Der Motorraum 24 ist mit der geförderten heißen, elektrisch nicht leitenden Flüssigkeit ausgefüllt, welche gemäß dem vorher Gesagten die Wicklungsdrähte umspülen kann und dabei die eigentliche Isolation bildet. Dabei hat sich die Einrichtung, obwohl Mediumtemperaturen von über 400° C und Betriebsdrücke von über 10 atü gefordert werden und tatsächlich auftreten, als absolut betriebssicher erwiesen.The windings 21 of the stator lie like the rotor 23 in the undivided Engine compartment 24. The winding wires are not insulated, they are just means Interlayers made of an inorganic material, e.g. B. by means of a wrap Glass fibers, kept at a mutual distance. The engine compartment 24 is funded with the hot, electrically non-conductive liquid, which according to the previously Said can wash around the winding wires and thereby form the actual insulation. The device has proved itself, although medium temperatures of over 400 ° C and operating pressures of over 10 atmospheres are required and actually appear to be absolutely reliable proven.

Im allgemeinen findet zwischen dem Pumpenraum und dem Motorraum kein starker Flüssigkeitsaustausch statt. Dagegen erfolgt zufolge der Drehung des Rotors im Motorraum eine heftige Flüssigkeitsbewegung. Lediglich aus diesem Grunde, also um die Wicklungen 21 gegen die sich bewegende Flüssigkeit abzuschirmen, sind aus dünnem Blech gefertigte und mit Löchern 25 versehene Rohrmuffen 26 vorgesehen, welche - zur Welle 14 koaxial - sich von beiden Seiten gegen den Rotor 23 erstrecken. Die eine Muffe 26 ist an einem das Lager 17 haltenden, am Zwischenstück 3 angeschraubten Flansch 27, die andere Muffe 26 an einem ein weiteres Lager 28 für die Welle 14 tragenden Ansatz 29 des Deckels 1 befestigt. Das Lager 28 ist vorteilhaft so angefertigt, daß es axiale Dehnungen der Welle zuläßt. Das Motorgehäuse 2 weist einen Klemmenkasten 30 auf, der nach außen mit einem Deckel 31, gegen den Motorraum mit einem Flansch 32 verschlossen ist. Der Flansch 32 ist selbstverständlich unter Berücksichtigung des im Motorraum herrschenden Druckes und der Mediumtemperatur abgedichtet. Für den Anschluß der Wicklungen 21 am Netz sind im Flansch 32 angeordnete Elektroden 33 und die üblichen Klemmen 34 vorgesehen, wobei die Durchführung der Elektroden 33 durch den Flansch in bekannter Weise mediumdicht ist.In general, there is no strong fluid exchange between the pump room and the engine room. On the other hand, as a result of the rotation of the rotor in the engine compartment, there is a violent movement of the liquid. Only for this reason, i.e. to shield the windings 21 from the moving liquid, are pipe sleeves 26 made of thin sheet metal and provided with holes 25, which - coaxially to the shaft 14 - extend from both sides towards the rotor 23. One sleeve 26 is fastened to a flange 27 which holds the bearing 17 and is screwed to the intermediate piece 3, the other sleeve 26 is fastened to a shoulder 29 of the cover 1 which carries another bearing 28 for the shaft 14. The bearing 28 is advantageously made so that it allows axial expansion of the shaft. The motor housing 2 has a terminal box 30 which is closed on the outside with a cover 31 and with a flange 32 on the motor compartment. The flange 32 is of course sealed taking into account the pressure prevailing in the engine compartment and the temperature of the medium. For the connection of the windings 21 to the network, electrodes 33 arranged in the flange 32 and the usual terminals 34 are provided, the passage of the electrodes 33 through the flange being medium-tight in a known manner.

Der Aufbau der beschriebenen Einrichtung ist durch den Wegfall von besonderen Kühleinrichtungen und hermetischen Abdichtungen nicht nur einfacher und billiger geworden, vielmehr bringt der Verzicht auf Kühlung und Abtrennung zugleich eine bessere und gleichmäßigere Wärmeverteilung, was zur festgestellten Betriebssicherheit der Einrichtung ebenfalls beiträgt.The structure of the device described is due to the omission of special cooling devices and hermetic seals not only easier and Cheaper, rather the renouncement of cooling and separation brings at the same time a better and more even heat distribution, which leads to the established operational safety the institution also contributes.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device consisting of a centrifugal pump and an electric motor on a common shaft, in which the electric motor with a liquid insulating agent is filled, characterized in that when pumping hot insulating means, the engine compartment with the pump compartment in a manner known per se communicates.

2. Device according to claim 1, characterized in that the winding wires (21) are provided with a sheath made of glass fibers.

3. Device according to claim 1, characterized in that on both sides of the rotor (23) the rotor shaft (14) surrounding and in the gap between rotor (23) and stator (21) engaging annular Shields (26) for the stator windings (21) are arranged. Considered Publications: German Patent No. 718 359; French patent specification no. 1 110 552;