DE1453799B2 - Tauchpumpenaggregat mit einem kuehlkreislaufsystem zur kuehlung des motors - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Tauchpumpenaggregat, hatte, indem er nämlich eine Strömung des Förderbestehend aus einem Motor und einer Kreiselpumpe, mediums entlang der Motorfläche und damit eine mit einem abgeschlossenen Kühlkreislaufsystem zur Rückkühlung des im Motor befindlichen Kühlwassers Kühlung des Motors, wobei die Kühlflüssigkeit die durch das zum Pumpeneinlauf strömende Förderim Motor aufgenommene Wärme über einen innerhalb 5 medium erzwang. Der an der Pumpe bei Bedarf des Außendurchmessers des Aggregates angeordneten zusätzlich anzubringende, aus Blech bestehende Wärmeaustauscher an das Fördermedium abgibt. Saugmantel mußte, um auch das Gewicht der even-

Es ist ein Tauchpumpenaggregat mit einem Kühl- tuell horizontal gelagerten Pumpe tragen zu können, mittelumlauf zur Ableitung der Motorwärme bekannt sehr stabil ausgeführt werden.

(deutsche Patentschrift 974 822), bei dem der io Der Nachteil der bekannten Kühleinrichtungen Elektromotor ein Kühlmittel von unveränderlicher liegt neben einer verhältnismäßigen Aufwendigkeit Menge aufweist. Durch ein auf der Motorwelle ange- vor allem in der Tatsache, daß diese Einrichtungen ordnetes Förderorgan wird das Kühlmittel in einen jeweils nur für einen der beiden Anwendungsfälle das Pumpengehäuse umschließenden Rückkühlraum für Tauchpumpenaggregate geeignet sind. Während gefördert. Über eine außerhalb des Pumpengehäuses 15 die einen, die mit einer in großen Behältern wirkverlaufende Rückführleitung gelangt die Kühlflüssig- samen Motorkühlung ausgestattet sind, in Bohrkeit wieder in den Elektromotor. löchern wegen ihres zu großen Durchmessers nicht

Der Vorzug dieses das Pumpengehäuse um- verwendbar sind, haben die anderen ein Kühlsystem, schließenden Raumes liegt darin begründet, daß die das sie von einer das Aggregat in geringem Abstand Kühlflüssigkeit stets von der das Pumpengehäuse 20 umschließenden Wand, Bohrlochwand oder Saugdurchströmenden Förderflüssigkeit intensiv rückge- mantel abhängig macht.

kühlt wird. Die Tatsache aber, daß durch die Anord- Durch die Erfindung soll ein Kühlsystem geschaffen nung des Rückkühlraumes der Durchmesser des werden, das die Nachteile der bekannten Einrich-Aggregates wesentlich vergrößert wird, schränkt den tungen, hoher Aufwand und beschränkte Einsatz-Einsatzbereich dieser Tauchpumpe ein; eine Verwen- 25 möglichkeit, überwindet und eine unter allen dung in engen Bohrlöchern wird erschwert wenn Betriebsbedingungen sichere Rückkühlung des im nicht unmöglich gemacht. Antriebsmotor befindlichen Kühlmediums gewähr-

Dies gilt in noch stärkerem Maße für eine weitere leistet.

bekannte Flüssigkeitskühlung des Antriebsmotors Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß

einer Unterwassermotorpumpe (deutsche Patent- 30 der Wärmeaustauscher des Aggregates in bekannter

schrift 1 030 441), bei der Teile des Kühlkreislauf- Weise aus besonderen von der Kühlflüssigkeit durch-

systems außerhalb der den Motor umgebenden strömten Kühlelementen besteht und im Bereich

Gehäusewand angeordnet sind. Die Trennung einzel- des Einlaufraumes der Pumpe angeordnet ist, wobei

ner Teile des Kühlsystems, hier handelt es sich vor die einzelnen Kühlelemente im wesentlichen allseitig

allem um den Wärmeaustauscher, vom Motor und 35 von der Zulaufströmung umspült werden. Die

deren Anordnung außerhalb des Außendurchmessers Wärmeaustauschfläche ist damit an einer Stelle des

des Aggregates steigert den Platzbedarf einer solchen Aggregates angeordnet, an der die zur Kühlung be-

Unterwassermotorpumpe erheblich. nutzte Förderflüssigkeit ohne zusätzliche Einrich-

Es wurde auch bereits ein Tauchpumpenaggregat tungen und unabhängig vom speziellen Einsatzfall bekannt (britische Patentschrift 546 223), das mit 40 eine vom Förderstrom abhängige, vorhersehbare Geeinem innerhalb des Außendurchmessers ange- schwindigkeit besitzt. Da auch die abzuführende ordneten Wärmeaustauscher ausgestattet ist. Der Wärmemenge vom Förderstrom abhängt, ist eine geWärmeaustauscher wird bei dieser bekannten Aus- naue Bemessung des Wärmeaustauschers möglich,
führung durch einen zwischen dem Pumpenmotor In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung und dem Einlaufraum der Pumpe angeordneten 45 besteht der Wärmeaustauscher aus von der Kühl-Raum gebildet, dessen Durchmesser um einiges flüssigkeit durchflossenen Hohlräumen, die von den geringer ist als der Durchmesser des Tauchpumpen- den Einlauf bildenden Konstruktionselementen geaggregates und der mit Kühlrippen versehen ist, die bildet werden. Die Umlaufströmung des Kühlkreiswiederum nicht über den Außendurchmesser des laufes durch den Elektromotor und den Wärmeaus-Aggregates hinausragen. Bei einem Einsatz in engen 50 tauscher kann durch die infolge Aufnahme und AbBohrlöchern und einem Zustrom der Förderflüssig- gäbe von Wärme sich ausbildenden Temperaturdifkeit von unten dürfte bei dieser Ausführung eine ferenzen der Kühlflüssigkeit bewirkt werden. In vorausreichende Kühlung des Motors durch die an den teilhafter Weise ist der Einlaß der Kühlflüssigkeit Kühlrippen entlang strömende Flüssigkeit gewähr- in dem Wärmeaustauscher im Bereich des Außenleistet sein. Wird eine solche Tauchpumpe jedoch in 55 durchmessers des Aggregates und der Auslaß im einem größeren Behälter, einem See od. dgl. ver- Bereich des Wellenlagers angeordnet. Hierdurch wird wendet, so ist eine gute Kühlung nicht mehr zu der Umlauf der Kühlflüssigkeit durch die sich infolge erreichen, da ein gerichtetes Saugen unmöglich ist der Rotation des Läufers ausbildenden Druckdiffe- und daher das dem Einlauf der Pumpe zuströmende renzen erreicht.

Fördermedium nur noch zu einem geringen Teil an 60 Zur Erzeugung einer besonders intensiven Umlauf-

den Kühlrippen des Wärmeaustauschers vorbeigeführt strömung ist es von Vorteil, wenn auf der Welle des

wird. Elektromotors ein Hilfslaufrad angeordnet wird. In

Um auch bei Tauchpumpenaggregaten der vor- zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung befindet stehend geschilderten Ausführung eine ausreichende sich der Einlaß der Kühlflüssigkeit in dem Wärme-Kühlung des Motors bei einem Einsatz in einem 65 austauscher im Bereich der am weitesten vom Wärme-See oder einem Behälter zu erreichen, verwendete austauscher entfernten Hohlräume des Elektromotors man bisher einen das Aggregat umgebenden Saug- und ist durch Kanäle im Stator des Motors mit dem mantel, der die gleiche Wirkung wie ein Bohrloch Wärmeaustauscher verbunden. Dadurch wird be-

wirkt, daß der Kühlstrom auch an die am weitesten vom Wärmeaustauscher entfernten Stellen des Elektromotors gelangt.

Bei der Erfindung wurde von der Erkenntnis ausgegangen, daß nur ein unter allen Einsatzbedingungen im direkten Flüssigkeitsstrom liegender Wärmeaustauscher die gestellte Aufgabe zu lösen vermag. Durch die USA.-Patentschrift 1 968 566 wurde bereits ein im Strom des zu einem Pumpeneinlaß fließenden Mediums liegender Wärmeaustauscher bekannt. Es handelt sich dort um eine außerhalb des Pumpenmotors in einer zum Pumpeneinlaß führenden Rohrleitung angeordnete Rohrschlange, durch die mittels einer Hilfspumpe Schmierflüssigkeit des Motorlagers gedrückt wird. Während bei dieser Kühleinrichtung jedoch noch eine zusätzliche, den Motor umgebende Wandung ausgenutzt wird, ist der Erfindungsgegenstand unabhängig von zusätzlichen, eine Zwangsströmung erzeugenden Mitteln.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Tauchpumpenaggregat mit einem als Kühlschlange ausgebildeten Wärmeaustauscher und

F i g. 2 ein Tauchpumpenaggregat, bei dem der Wärmeaustauscher aus von der Kühlflüssigkeit durchflossenen Hohlräumen besteht.

Das Tauchpumpenaggregat nach F i g. 1 besteht aus einem mit Kühlflüssigkeit gefüllten Tauchmotor 1 und der Kreiselpumpe 2, die über die gemeinsame Welle 3 angetrieben wird. Die von der Pumpe 2 angesaugte Förderflüssigkeit tritt aus dem das Aggregat umgebenden Außenraum in Richtung der Pfeile 4 in das erste Laufrad der Pumpe 2 ein und verläßt diese wieder über den Austrittsstutzen 5. Die Förderflüssigkeit strömt beim Eintritt in die Pumpe an der Kühlschlange vorbei, die einen Einlaß 7 und einen Auslaß 8 besitzt. Der Umlauf der Kühlflüssigkeit wird nach dem gezeigten Beispiel durch die sich infolge der Rotation des Motorläufers ausbildenden Druckdifferenzen im Raum des Elektromotors 1 bewirkt.

Die hierin befindliche Kühlflüssigkeit tritt durch den Einlaß 7 in die Kühlschlange 6 ein, wird hier von der Förderflüssigkeit abgekühlt und verläßt die Kühlschlange 6 wieder durch den Auslaß 8. Nach dem Verlassen der Kühlschlange 6 durchfließt die rückgekühlte Kühlflüssigkeit die Hohlräume und Spalte des Elektromotors 1 und nimmt dabei wieder neue Wärme auf, bis sie von neuem durch den Einlaß 7 in die Kühlschlange 6 gelangt.

Durch die Anordnung des Einlasses 7 in der Nähe des unteren Wickelkopfes 9 und des Spurlagers 10 mit Hilfe des durch den Stator 11 durchgeführten Kanals 12 werden auch die am weitesten vom Wärmeaustauscher 6 entfernten Wärme erzeugenden Teile des Elektromotors 1 vom Kühlstrom erfaßt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 besteht der Wärmeaustauscher aus einfachen Hohlräumen 13, die von den den Einlauf bildenden Konstruktionselementen gebildet werden. Der Einlaß 7 und der Auslaß 8 des Wärmeaustauschers werden hierbei durch einfache Bohrungen in der pumpenseitigen Stirnwand des Elektromotors 1 gebildet. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Tauchpumpenaggregat, bestehend aus einem Motor und einer Kreiselpumpe, mit einem abgeschlossenen Kühlkreislaufsystem zur Kühlung des Motors, wobei die Kühlflüssigkeit die im Motor aufgenommene Wärme über einen innerhalb des Außendurchmessers des Aggregates angeordneten Wärmeaustauscher an das Fördermedium abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher des Aggregates in bekannter Weise aus besonderen von der Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlelementen (6,13) besteht und im Bereich des Einlaufraumes der Pumpe angeordnet ist, wobei die einzelnen Kühlelemente im wesentlichen allseitig von der Zulaufströmung umspült werden.

2. Tauchpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise der Wärmeaustauscher aus einer Kühlschlange (6) besteht.

3. Tauchpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher aus von der Kühlflüssigkeit durchflossenen Hohlräumen (13) besteht, die von den den Einlauf bildenden Konstruktionselementen gebildet werden.

4. Tauchpumpenaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (7) der Kühlflüssigkeit in den Wärmeaustauscher (6,13) im Bereich des Außendurchmessers des Aggregates und der Auslaß (8) im Bereich des Wellenlagers angeordnet ist.

5. Tauchpumpenaggregat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (3) des Elektromotors (1) in an sich bekannter Weise ein Hilfspumpenlaufrad vorgesehen ist.

6. Tauchpumpenaggregat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn* zeichnet, daß sich der Einlaß (7) der Kühlflüssigkeit in den Wärmeaustauscher (6,13) im Bereich der am weitesten vom Wärmeaustauscher entfernten Hohlräume des Elektromotors (1) befindet und, z. B. durch Kanäle (12) im Stator des Motors, mit dem Wärmeaustauscher verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen