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Motorgetriebene Vorrichtung zur Betätigung eines Ventilschaftes Die
-Erfindung betrifft eine motorgetriebene Vorrichtung zur Betätigung eines Ventilschaftes,
in welcher der in einer isolierten Kammer befindliche Ständer vom Läufer durch ein
Spaltrohr getrennt ist und der Läufer in einer im Inneren des Spaltrohres befindlichen
Läuferkammer eingeschlossen ist, mit inneren und äußeren Gehäuseverschlußplatten,
welche zentrale, mit dem Lagergehäuse konzentrische Öffnungen haben, mit einem Lagergehäuse
und darin liegender Lageraufnahmekammer, und mit einer hohlen zylindrischen Welle,
die sich in die Lageraufnahmekammer erstreckt und deren Mittelöffnung durchsetzt,
wobei der Läufer auf der Hohlwelle innerhalb des Ständers gelagert ist und die Hohlwelle
einen völlig innerhalb des Läufers liegenden Innengewindeabschnitt hat.
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Motorgetriebene Vorrichtungen der beschriebenen Art sind bekannt.
Das in ihnen verwendete Spaltrohr dient dazu, um sowohl den Ständer als auch den
Läufer des Elektromotors gegen Berührung mit der umlaufenden Kühl- und Schmierflüssigkeit
zu schützen.
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Ein ähnliches Problem, nämlich den Ständer und Läufer eines Elektromotors
wasserdicht gegen eine Einwirkung des Mediums, in welcher der Motor arbeitet, abzudichten,
tritt z. B. auch bei Tauchpumpen auf.
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Zur Aufnahme der Axialdrücke werden dabei im allgemeinen fettgeschmierte
Kugellager verwendet, die zur Vermeidung von Verschmutzung - und bei Tauchmotorpumpen
zur Vermeidung von Vermischung mit Förderwasser - mit besonderen Schutzvorrichtungen
versehen sein müssen. Ein weiteres Problem bei diesen Tauchpumpen bzw. -motoren
ist ihre Abdichtung gegen das sie umgebende Medium, die komplizierte Anordnungen
erforderlich macht.
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Es sind ferner Vorrichtungen zur Ausführung geradliniger Verstellbewegungen
bekannt, die ebenfalls mit einem Elektromotor und sich drehendem Läufer arbeiten,
welcher als Gewindemutter auf dem Gewindeschaft einer Stellspindel verschraubbar
ist. Hierbei ist die Welle als Hohlwelle ausgebildet und in den Gehäusedeckeln dreh-
und verschiebbar gelagert.
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Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird der Axialdruck über die Hohlwelle
auf das Gehäuse, mit dem die Ständerwicklung fest verbunden isst, übertragen, wodurch
Fluchtungsfehler zwischen Läuferlager und Ventilschaft auftreten können.
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Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile durch die gleichzeitige
Anwendung der Merkmale, daß die Lageraufnahmekammer in dem Drucklagergehäuse eine
einem Drucklageranschlag bildende Abschlußwand und auf Abstand stehende Axialdrucklager
enthält, von denen eines' am Anschlag anliegt; daß ein Druckring sich auf der Außenseife
des Hohlwellenteils zwischen den Drucklagern befindet und an diesen anliegt, wobei
die Gehäuseverschlußplatte mit dem Lagergehäuse fest verbunden ist und einen Wandabschnitt
hat, der zum Drucklageranschlag weist und selbst einen Drucklageranschlag für das
andere Drucklager bildet; daß' jede Gehäuseverschlußplatte ein zentral zueinander
ausgerichtetes zylindrisches Lager aufweist und der Radialdruck der Hohlwelle von
diesen Lagern aufgenommen wird, und daß ein innerhalb der Hohlwelle liegender Ventilschaft
die Öffnung des Lagergehäuses und die innere Gehäuseverschlußplatte durchsetzt und
einen an diesem Ende in das Innengewinde der Hohlwelle eingreifenden Außengewindeabschmtt
aufweist, durch den der Druck auf den und von dem Ventilschaft über die Hohlwelle,
die axialen Drucklager,: das Lagergehäuse und die innere Gehäuseverschlußplatte
übertragen wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt, da das Motorgehäuse und
das Ventilgehäuse eine konstruktive Einheit bilden und die aus dem Ventilgehäuse
in das Motorgehäuse gelangende Schmierflüssigkeit zum Schmieren der im Motorgehäuse
befindlichen beweglichen Teile dient, keine Abdichtungen.
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Durch die besondere Anordnung des Ventilschaftes, der nicht starr
gelagert ist, sondern in kleinen Grenzen innerhalb seiner Lagerung schwenkbar ist,
ist es ferner möglich, geringe Fluchtüngsfehler zwischen der Achse des Elektromotors
und der des Ventilgehäuses auszugleichen.
Ein besonderer Vorteil
der Erfindung besteht darin, daß der Druck auf den Ventilschaft sowie der von diesem
ausgehende Druck nicht über das Gehäuse übertragen wird, sondern direkt vom Ventilschaft
über die Hohlwelle mit Innengewinde und die Drucklager auf die innere Gehäuseverschlußplatte
geleitet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist an dem Ventilschaft
ein Anzeigegerät angebracht, das beispielsweise aus einer in ein Anzeigerohr hineinreichenden
Zeigerstange bestehen kann und das die Stellung des Ventilschaftes anzeigt.
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Andere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung an Hand der Zeichnung.
In der Zeichnung stellt dar F i g. 1. einen axialen Schnitt durch eine bevorzugte
Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 2 einen Teilschnitt nach Linie
2-2 der F i g. i und F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 1. Der Motor
weist ein äußeres zylindrisches Gehäuse 10 auf, dessen eines Ende eine den
Statorraum abschließende Platte 11 überlappt und an dieser Endplatte angeschweißt
oder in anderer Weise befestigt ist. Am anderen Ende ist das Gehäuse 10 in
ähnlicher Weise an einer Endplatte 12 befestigt, die im Abstand parallel zur Platte
11 liegt.
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Eine zylindrische hohle Hülse 13, im folgenden als »Spaltrohr« bezeichnet,
aus rostfreiem Stahl oder aus einem unmagnetischen Metall, das von einer mit dem
Metall in Berührung kommenden Flüssigkeit nicht korrodiert wird, durchsetzt eine
in der Endplatte 11 vorhandene Bohrung 14 und ist mit einer Schweißnaht
15 oder anderweitig an der Endplatte 11 befestigt. Das Spaltrohr 13 durchsetzt
auch eine in der Endplatte 12 befindliche Bohrung 16 und ist durch eine Schweißnaht
17 oder anderweitig an der Endplatte 12 befestigt.
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Auf diese Weise ist zwischen dem Gehäuse 10, dem Spaltrohr 13 und
zwischen den Endplatten 11 und 12 eine Statorkammer 18 geschaffen, in der außer
Berührung mit der im Spaltrohr befindlichen Flüssigkeit die Statorbleche
19 und die Statorwicklung 20 angeordnet sind. Die Wicklung
20 ist mit einer beliebigen Wechselstromquelle verbunden und wird über Leiter
(nicht dargestellt) angeschlossen, die flüssigkeitsdicht (nicht dargestellt) durch
das Gehäuse geführt sind.
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Eine hohle zylindrische Versteifungshülse 21 kann auf der Außenseite
des Spaltrohres 13 und anliegend an diesem zwischen den Statorblechen 19
und den Endplatten 11 und 12 angeordnet sein, sofern die Druckverhältnisse auf der
Innenseite des Spaltrohres 13 ein solches Ausmaß erreichen, daß die Verwendung einer
derartigen Versteifungshülse ratsam ist.
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An der Endplatte 11 ist eine äußere Gehäuseverschlußplatte
25 befestigt, die die an diesem Ende des Spaltrohres 13 vorhandene Öffnung
14 verschließt und die in bezug auf die Endplatte 11 durch mehrere
in Blindbohrungen 27 der Endplatte 11 eingeschraubte Schraubbolzen
26 in Stellung gehalten wird.
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Eine Dichtung 28, die ein Dichtungsring aus Kunst- oder Naturkautschuk
sein kann oder aus einem anderen zusammenpreßbaren oder federnd nachgiebigen Material
besteht, das widerstandsfähig gegenüber der im Ventil verwendeten Flüssigkeit ist
und von dieser Flüssigkeit nicht zersetzt wird, liegt zwischen den zueinander weisenden
Flächen der Endplatte 11 und der Platte 25 und wird von den Schraubenbolzen
26 in zusammengepreßtem und flüssigkeitsdichtem Zustand gehalten.
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Die Gehäuseverschlußplatte 25 hat einen nach innen gerichteten Einstellrand
29, der auf der Innenfläche der Hülse 13 aufliegt. Die Gehäuseverschlußplatte 25
hat auch einen in der Mitte gelegenen Anguß 30, aus dem ein hohles zylindrisches
Gehäuse 31 ragt, das mit der Gehäuseverschlußplatte 25 in beliebiger und gewünschter
Weise so verbunden ist, daß an dieser Befestigungsstelle keine Sicherung entsteht.
Das Gehäuse 31 hat eine. Verschlußplatte 32, die in beliebiger Weise, z. B. durch
eine Schweißnaht od. dgl., mit dem Gehäuse 31 verbunden ist. Wird der Motor so verwendet,
daß sich die Platte 32 in waagerechter Lage befindet, dann kann eine Entlüftungsöffnung
33 für später noch beschriebene Zwecke vorgesehen sein.
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Die Verschlußplatte 32 trägt ein am Außenende geschlossenes Anzeigergehäuse
34, das mit dem Gehäuse 31 flüssigkeitsdicht verbunden ist und mit diesem Gehäuse
axial fluchtet. Das Anzeigergehäuse 34 besteht vorzugsweise aus nichtmagnetisierbarem
oder unmagnetischem Material.
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Das Anzeigergehäuse 34 weist kalibrierte Marken 35 auf
und trägt frei gleitbar einen magnetischen oder auf magnetische Kraftlinien ansprechenden
Ring 36, dessen Stellung in bezug auf die Marken 35 die Stellung des Ventilschaftes
anzeigt.
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Der Anguß 30 trägt ein aus Graphitguß od. dgl. bestehendes zylindrisches
Lager 37 in einem aus Metall bestehenden Lagerring 37a. In dem Lager 37 ist der
zylindrische Abschnitt 39 einer Spindelmutter 40 drehbar gelagert. Ein vorbestimmter
begrenzter Zwischenraum befindet sich vorzugsweise zwischen der Innenfläche des
Lagers 37 und der Außenfläche des Zylinderabschnittes 39, so daß zwischen diesen
Teilen ein begrenzter Flüssigkeitsstrom fließen kann.
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An der Endplatte 12 ist eine äußere Gehäuseverschlußplatte
41 befestigt, die die an diesem Ende des Spaltrohres 13 vorhandene Öffnung 16 verschließt
und die in bezug auf die Endplatte 12 durch mehrere in Blindbohrungen
43 der Endplatte 12 eingeschraubte Schraubenbolzen 42 in Stellung
gehalten wird.
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Eine Dichtung 44, die ein Dichtungsring aus Kunst-oder Naturkautschuk
sein oder aus einem anderen zusammenpreßbaren oder federnd nachgiebigen Material
bestehen kann, das widerstandsfähig gegenüber der im Ventil verwendeten Flüssigkeit
ist und von dieser Flüssigkeit nicht zersetzt wird, liegt zwischen den zueinanderweisenden
Flächen der Endplatte 12 und der Gehäuseverschlußplatte 41 und wird beim Festziehen
der Schraubenbolzen 42 zusammengepreßt.
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Auf diese Weise ist innerhalb des Spaltrohres 13 und zwischen den
Gehäuseverschlußplatten 25 und 41 eine Rotorkammer 45 für den Motor
geschaffen.
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Die Verschlußplatte 41 hat einen nach innen gerichteten Einstellrand
46, der auf der Innenfläche des Spaltrohres 13 aufliegt. Die Verschlußplatte
41 hat auch einen in der Mitte gelegenen hohlen, nach innen gerichteten Anguß
47, in dem ein aus Graphitguß od. dgl. bestehendes zylindrisches Lager 48
in einem aus Metall bestehenden Lagerring 48 a getragen wird. In dem Lager
48 ist ein zylindrischer Abschnitt 49 der Spindelmutter
40 drehbar gelagert. Ein vorherbestimmter begrenzter Zwischenraum befindet
sich
vorzugsweise zwischen der Innenfläche des Lagers 48 und der
Außenfläche des Zylinderabschnittes 49, so daß zwischen diesen Teilen ein begrenzter
Flüssigkeitsstrom fließen kann.
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Das teilweise dargestellte Ventilgehäuse 50 hat eine Ausnehmung 51,
in der die eine Stirnfläche der Gehäuseverschlußplatte 41 liegt.
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Eine Dichtung 52, die ein Dichtungsring aus Kunst-oder Naturkautschuk
sein oder aus einem anderen zusammenpreßbaren oder federnd nachgiebigen Material
bestehen kann, das widerstandsfähig gegenüber der im Ventil verwendeten Flüssigkeit
ist und von dieser Flüssigkeit nicht zersetzt wird, liegt zwischen der zueinander
weisenden Fläche 53 der Verschlußplatte 41 und der entsprechenden Fläche 54 des
Ventilgehäuses 50. Das Ventilgehäuse 50 und die Verschlußplätte 41 werden von den
Schraubenbolzen 50a zusammengehalten.
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Das Ventilgehäuse 50 stellt gleichzeitig ein Drucklagergehäuse dar
und weist daher eine Lagerkammer 55 zur Aufnahme von auf Abstand stehenden Drucklagern
56 und 57 auf. Das Drucklager 56 liegt unter bestimmten Betriebsverhältnissen an
der Fläche 53 an, und das Drucklager 57 liegt unter bestimmten Betriebsverhältnissen
an der Fläche 58 an.
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Die Spindelmutter 40 hat einen Umfangsflansch 60, der an den Drucklagern
56 und 57 anliegt, um entsprechend der Druckrichtung den Druck auf die eine oder
die andere Fläche 53 oder 58 zu übertragen.
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Die Spindelmutter 40 trägt mehrere Keile 61, die in Nuten 62 einer
Rotortraghülse 63 eingreifen. Die Hülse 63 liegt an einer Schulter 64 an, die sich
auf der Außenseite der Spindehnutter 40 befindet. Die Spindelmutter 40 hat auch
einen Außengewinde tragenden Gewindeabschnitt 65 zur Aufnahme einer Gegenmutter
66, die die Rotorhülse 63 in ihrer Stellung auf den Keilen 61 und auf der Schulter
64 hält.
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Die Rotortraghülse 63 hat an ihren Enden radial stehende Verschlußplatten
67, die flüssigkeitsdicht an der Rotortraghülse 63 angeschweißt oder anderweitig
befestigt sind. An den Umfangsrändern der Platten 67 ist flüssigkeitsdicht ein zylindrisches
Rotorgehäuse 68 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt.
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Innerhalb des abgedichteten Rotorraumes des Gehäuses 68 und zwischen
den Deckplatten 67 sind Rotorbleche 69 angeordnet, die vorzugsweise einen Kurzschlußkäfig
tragen und durch ihre Ummantelung geschützt werden. Das Gehäuse 68 und die Platten
67 bestehen vorzugsweise aus einem Material, das widerstandsfähig gegen die in dem
Ventil verwendete Flüssigkeit nicht korrodiert wird.
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Die Spindelmutter 40 hat auf der Innenseite des Abschnittes, an welchem
die Keile 61 angeordnet sind, einen Innengewindeabschnitt 70, der auf einem komplementären
Gewindeabschnitt 71 des Ventilschaftes 72 aufgeschraubt ist. Der Ventilschaft 72
erstreckt sich in den Innenraum der Spindelmutter 40, über die Kammer 55 und durch
das Ventilgehäuse 50 hindurch zum Ventil (nicht dargestellt). Ein ziemlich großer
radialer Zwischenraum ist zwischen dem Ventilschaft 72 und dem Innenraum der Spindelmutter
40 und in axialer Richtung zwischen dem Gewindeabschnitt 70 und dem Gehäuse 50 vorhanden,
damit eine entsprechende Bewegung des Ventilschaftes 72 möglich ist.
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Der Ventilschaft 72 hat einen am Schaft befestigten Anschlagring 73,
der von Dichtungsringen 74 flankiert wird. Eine weitere Dichtungsscheibe 75 kann
zwischen der Innenfläche der Spindelmutter 40 und der Außenfläche des Ventilschaftes
72 zum gleichen Zweck vorhanden sein.
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Am anderen Ende des Ventilschaftes 72 ist eine Zeigerstange 76 befestigt,
die sich mit dem Ventilschaft 72 bewegt und in das Anzeigerohr 34 ragt. Die Zeigerstange
76 trägt einen Magneten 77, der den Ring 36 entsprechend der Stellung des Ventilschaftes
72 einstellt.
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Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Sobald die Statorwicklung
20 an das Netz gelegt wird, werden der Rotor 67, 68, 69 und die Spindelmutter 40
in vorherbestimmter Richtung gedreht, wodurch der Ventilschaft 72 durch Drehen im
Gewindeabschnitt 70 bewegt wird. Der Ventilschaft 72 ist in voll ausgezogennen Linien
in F i g. 1 in seiner einen Grenzstellung dargestellt. Die andere Grenzstellung
ist gestrichelt eingezeichnet.
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Die Spindelmutter 40 mit ihren in den Lagern 37 und 48 gelagerten
Abschnitten 39 und 49 dient dabei als Hohlwelle für den Motorrotor.
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Bei der Aufwärtsbewegung des Ventilschaftes 72 (vgl. F i g. 1) strömt
die innerhalb des, Gehäuses 31 vorhandene Luft aus der Verengung 33 mit einer
Geschwindigkeit aus, die durch die Größe der Verengung bestimmt wird. Die Luft,
die in dem Innenraum des Gehäuses 3,: eingeschlpssen ist, erhöht die Verstellarbeit
des Motors.
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Die in dem oberhalb des Lagers 37 vorhandenen Raum eingeschlossene
Flüssigkeit wird über das zwischen dem Abschnitt 39 und dem Lager 37 befindliche
Lagerspiel in den Mittelabschnitt der Rotorkammer 45 gedrückt, durchfließt den Spalt
zwischen dem Rotorgehäuse 68 und dem Spaltrohr 13, strömt durch das zwischen dem
Abschnitt 49 und dem Lager 48 vorhandene Lagerspiel und fließt dann in den Innenraum
des Ventilgehäuses 50.
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Die derart zur Schmierung der Lager 37 und 48 dienende Flüssigkeit
wird auf nicht dargestellte Weise vom Ventilgehäuse 50 zugeführt. Der innerhalb
der Statorkammer 18 abgedichtete Stator sowie der innerhalb des Gehäuses 68 und
zwischen den Deckplatten 67 eingeschlossene Rotor bleiben außer Berührung mit dieser
Flüssigkeit.