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Tauchpumpenaggregat mit.überflutbarer Antriebseinrichtung. Die Erfindung
bezieht sich auf ein Tauchpumpenaggregat mit einer Kreiselpumpe und einer mit dieser
fest verbindbaren und überflutbaren Antriebseinrichtung, für deren Kühlung ein mechanisch
angetriebener und in sich geschlossener Kühlmittelumlauf vorgesehen ist.
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Bei Tauchpumpen, die vorzugsweise für die Förderung von Schlamm, Abwässern
und Fäkalien aus Sickergruben eingesetzt werden, stellt die Kühlung des Antriebsmotors
ein besonderes Problem dar. Diese Pumpen wurden daher zunächst nebst ihren wasserdicht
ausgeführten Antriebsmotoren direkt in das Fördergut eingelagert, wobei zusätzliche
Rippen oder Kühlmäntel um das Motorgehäuse herum die Abgabe der Motorverlus.twärme
an das Fördergut verbessern sollen. Da die zu fördernden Medien wie Abwässer und
Fäkalien neben kompakteren Verunreinigungen mit Papier und Textilien durchsetzt
sind, blieb- die Verbesserung der Wärmeabfuhr durch Rippen und Kühlmäntel sehr bald
erfolglos, da diese die Ablagerung und Verkrustung der genannten Verunreinigungen
des Fördergutes begünstigten, wodurch einer Verstopfung
der Kühlmäntel
und eventuell vorgeschalteter Siebe sowie der Bildung einer wärmeisolierenden Schicht
um die Kühlflächen herum Vorschub geleistet wurde. Weiterhin bestand die Regel,
dass die maximale Absenkung des Flüssigkeitsspiegels nicht über die Hälfte der Höhe
des senkrecht angeordneten Tauchpumpenmotors absinken darf, weil sonst die Kühlung
des Motors unzureichend wird.
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Man ging deshalb dazu über, die in ihrer Leistung ständig steigenden
Motoren mit einer Eigenkühlung in Form eines Kühlmittelumlaufs auszurüsten, um von
der Umapülungakühlung des Fördergutes unabhängig zu werden. Diese Entwicklung wurde
zusätzlich durch den Wunsch begünstigt, die Pumpenaggregate ausserhalb der Sickergruben
und dergleichen aufzustellen, weil die Säuberung der zu Wartungs- und Reinigungszwecken
aus den Fördermedien herausgehobenen Pumpen eine äusserst unappetitliche Arbeit
darat"ellt, für die sich kaum noch jemand bereit findet. Andererseits soll auch
bei ausserhalb der Gruben angeordneten Pumpen das Pumpenaggregat selbst möglichst
tief angeordnet werden, damit das natürliche Gefälle des Fördergutes ausgenutzt
werden kann und eine wesentlich höhere Leistungen erfordernde Saugarbeit der Pumpenvermieden
wird. Kläranlagen, Sickergruben und dergleichen sind jedoch ebenfalls für die Ausnutzung
des natürlichen Gefälles der Abwässer an möglichst tief gelegenen Geländestellen,
zum Teil unterhalb des Grundwasserspiegels angeordnet, so dass auch die ausserhalb
der Gruben angeordneten Pumpenaggregate einer dauernden Überflutungsgefahr
ausgesetzt
sind.
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Die modernere Entwicklung führte daher zu überflutbaren Pumpenaggregaten
mit Eigenkühlung, die somit sowohl ausserhalb der Fördermedien als auch in diese
selbst eintauchbar eingesetzt werden können. Für die Kühlung der beute mit hoben
Leistungen arbeitenden und grosse Verlustwärmen erzeugenden Antriebsmotore wird
bei bekanntgewordenen Ausfübrungen-ein geeignetes Kühlmittel mit Hilfe eines an
der Motorwelle angeordneten Kreiselrades direkt durch den Notorraum und über geeignete
Kanäle an einem Teil der Aussenfläche des Kreiselpumpengehäuses entlang wieder zurück
in den Motorraum gepumpt. Die im Motorraum aufgenommene Verlustwärme wird dabei
über die Aussenfläcbe des Kreiselpumpengehäuses an das Fördergut abgegeben. Diese
Lösung der Wärmeabfuhr des Kühlmittels erweist sich im praktischen Betrieb jedoch
als nachteilig, weil bei jeder Wartungs- und Reinigungsarbeit, bei der der Antriebsmotor
von der Kreiselpumpe und ihrem Gehäuse gelöst werden muss, eine Unterbrechung der
Führungskanäle für das Kühlmittel unvermeidlich ist. Es muss bei derartigen Arbeiten
deshalb jedesmal das Kühlmittel abgezapft und später wieder eingeführt werden, wobei
vielfach ein Auswechseln der Dichtungen an den Nahtstellen der Führungskanäle erforderlich
wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung
der vorgenannten Nachteile ein überflutbares und mit einem Kühlmittelumlauf ausgerüstetes
Tauchpumpenaggregat zu schaffen, das die abzuleitende Motorverlustwärme möglichst
gut und gleichmässig an das Fördermedium abzugeben vermag und dabei so ausgebildet
ist, dass das Antriebsaggregat zu Wartungs-Reinigungs- oder Austauschzwecken von
der Kreiselpumpe und deren Gehäuse lösbar ist, bhne dass Kanäle oder dergleichen
für den Kühlmittelumlauf unterbrochen werden.
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Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe besteht ganz allgemein
darin, dass der Kühlmittelumlauf innerhalb der Antriebseinrichtung über einen Kühler
geführt ist, der mit den übrigen Teilen der Antriebseinrichtung zu einer in sich
dicht geschlossenen und von der Kreiselpumpe und deren Gehäuse lösbaren Baueinheit
zusammengeschlossen ist.
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Die Erfindung macht sich dabei in besonders vorteilhafter Weise die
Ausbildung moderner Läufräder zunutze, deren der Antriebseinrichtung zugewandte
Fläche Rückführschaufeln aufweist, die einen nur sehr schmalen spaltförmigen Zugang
zu dem Raum zwischen dieser Laufradfläche und der unteren Abschlussfläche der Antriebseinrichtung
freigeben, durch den gröbere Bestandteile des Förderguts nicht eindringen können.
Vielmehr wird dieser Raum zwischen dem Laufrad der Kreiselpumpe und der diesem zugewandten
unteren Abschlussfläche der Antriebseinrichtung von lediglich dünnflüssigen Bestandteilen
des Fördermediums mit hoher Turbulenz durchsetzt, damit sich zwischen Laufrad und
ruhender Unterseite der Antriebseinrichtung keinerlei Schmutz festsetzen kann, der
die
Bewegungsmöglichkeit zwischen diesen beiden Teilen behindert.
Aufgrund dieser Ausbildung eignet sich die untere Abachlusswänd 'des Antriebsaggregates
besonders vorteilhaft zur Ausbildung eines Kühlers für das Kühlmittel, da - wie
bereits ausgeführt - zwischen ihrer Aussenfläche und der mit Rückführschaufeln ausgerüsteten,
der Antriebseinrichtung zugewandten Laufradfläche eine dünnflüssige, annähernd schmutzfreie
und aufgrund hoher Turbulenz schnell strömende Flüssigkeit vorhanden ist, die somit
eine ihr zugeleitete Wärmemenge schnell und gleichmässig abführen kann.
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Bei einer bevorzugten Ausbildung dieses Kühlers ist die dem Innenraum
der Antriebseinrichtung zugewandte Oberfläche des Kühlers mit einer Rippenausbildung
versehen, die eine spiralenförmige Führung des Kühlmittelumlaufs von der Motorwelle
ausgehend und um diese herum die gesamte Kühlfläche ausnutzend bis zu deren äusseren
Umfang verlaufend bewirkt.
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Ein derartiger Spiralenverlauf kann auch bifilar ausgeführt werden,
so dass das in Nähe der Antriebswelle in den Spiralengang eintretende erwärmte Kühlmittel
spiralenförmig bis an den äusseren Umfang der Kühlfläche und wiederum spiralenförmigzurück
zu einem ebenfalls in Nähe der Antriebswelle ausgebildeten Auslaufkanal geführt
wird oder umgekehrt.
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Weiterhin ist denkbar, die Führung des Kühlmittels mit Hilfe einzelner
radialer Rippen mäanderförmig über die gesamte Kühlfläche hinwegzuführen. -
Statt
der erwähnten Rippen kann die Führung des Kühlmittelumlaufs durch entsprechende
in den Kühler selbst eingegossene Rührungskanäle vorgenommen werden.
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Da der Kühler als Teil der Antriebseinrichtung mit deren übrigen Teilen
eine feste in sich geschlossene Baueinheit bildet, ist die gesamte Antriebseinrichtung
von der eigentlichen Pumpeinrichtung lösbar, ohne dass der lediglich innerhalb der
Antriebeeinrichtung verlaufende Kühlmittelumlauf unterbrochen wird. Diese strenge
Zweiteilung des Pumpenaggregates in Werkzeug und Antrieb macht es möglich, beide
Teile mit einem Minimum an Arbeitsaufwand gegeneinander auszutauschen. Da diese
Pumpenaggregate für die verschiedensten Fördermedien eingesetzt werden, kann somit
die Antriebseinrichtung leistungsmässig an die jeweilig benötigte Förderleistung
angepasst werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel8. Es zeigen Figur 1 einen
Querschnitt durch ein Tauchpumpenaggregat gemäss der Erfindung; Figur 2 eine Draufsicht
auf die Innenfläche des Kühlers mit einer bevorzugten spiralförmigen Kühlmittelführung.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Tauchpumpenaggregates
dargestellt. Dabei ist die*Kreiselpumpeneinrichtung
insgesamt mit
1 und die gegenüber dieser Kreiselpumpeneinriehtung in sich geschlossene Antriebseinrichtung
insgesamt mit 2 bezeichnet. Die Antriebseinrichtung 2 weist ein Gehäuse 3 auf, an
dem in bekannter Weise eine Transport-und Hängeschlaufe 4, sowie eine Kabeleinführung
5 für die elektrische Energieversorgung angeordnet sind. Das Gehäuse 3 wird auf
seiner der Kreiselpumpeneinrichtung 1 zugewandten Unterseite durch ehe erfindungsgemässe
Kühlplatte 6 abgeschlossen. Die somit in sich zu einer Baueinbeit zusammengefügte
Antriebseinrichtung 2 ist mit Hilfe von Schraubbolzen 7 mit dem Laufradgehäuse 8
der Kreiselpumpeneinrichtung lösbar verbunden. Das Laufrad 9 der Kreiselpumpe ist
in.bekannter Weise direkt an die Motorwelle 10 angeschraubt. In den Innenraum 11
der Antriebseinrichtung 2 ist soviel .Trafoöl 12 eingefüllt, dass sich der Stator
13 nebst seiner Wicklung 14 und der Rotor 15 vollständig innerhalb des Ölbades befinden.
Unterhalb dieses Elektromotors ist auf der Welle 10 ein Kreiselrad 16 aufgekeilt,
das durch seine Rotationsbewegung das Trafoöl aus dem Innenraum absaugt und durch
Rohrkanäle 17 presst, die durch das in bekannter Weise vorgesehene Dichtungsgehäuse
18 hindurchgeführt sind, so dass das Kühlmittel nicht in dieses Dichtungsgehäuse
eindringen kann. Die Rohrkanäle 17 münden oberhalb der dem Innenraum der Antriebseinrichtung
zugewandten Fläche des Kühlers 6, die mit einer dpiralkranzförmig geführten Rippenausbildung
19 versehen ist.
Die in Figur 2 dargestellte Draufsicht auf die
Innenfläche des Kühlers 6 zeigt den spiralenförmigen Verlauf der Rippenausbildungen
19. Das die Motorverlustwärme abführende und somit aufgeheizte Ö1 12 gelangt durch
die Rohrkanäle 17 auf den Innenrand der Kühlfläche und wird in Richtung der eingezeichneten
Pfeile spiralförmig über den Grossteil der Kühlerfläche hinweg bis an deren Peripherie
geführt und verlässt den Kühler durch eine im Gehäuse '3 angeordnete Öffnung 20.
Durch. diese Führung des Kühlmittels im Kühler 6 wird somit insgesamt eine grosse,
gut wärmeleitende Fläche zur Verfügung gestellt, an der das Ö1 sehr intensiv gekühlt
wird, so dass sich - wie Versuche ergeben haben - auch die Verlustwärme sehr leistungsstarker
Pumpenmotore sicher abführen lässt. Selbstverständlich muss die Führung des aufgebeizten
Öles über die Kühlfläche nicht zwingend spiralförmig verlaufen. So sind beispielsweise
auch radial verlaufende Kanäle oder schlangenförmige Ausbildungen ohne weiteres
denkbar. Je nach Anordnung der Zuführungs- und Abführungsöffnungen ist es weiterhin
möglich, beispielsweise durch eine bifilar geführte Spiralausbildung, den Eintritt
und Austritt des Öles räumlich eng einander zugeordnet auszubilden.
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Die im vorliegenden Beispiel gusstechnisch einfach auszuführenden
Rippenausbildungen 19 werden durch das oberhalb des Kühlers 6 angeordnete Dichtungsgehäuse
18 abgedeckt, wodurch die geschilderte Führung des Öles innerhalb des Kühlers gewährleistet
wird. Die im Gehäuse 3'ausgebildete Austrittsöffnung 20 steht mit einem Rohr 21
in Verbindung, das das nunmehr gekühlte Ö1 oberhalb
des Motors
wiederum dem Innenraum 11 der ,Antriebseinrichtung zuführt, wodurch. der Kühlmittelumlauf
in sich g schlossen ist. Im betriebsbereiten Zustand ist zwischen der der Antrieb.seinrichtung
zugewandten Seite des Laufrades 9 und der Bodenausbildung der Antriebseinrichtung
2, in diesem Fall also dem Kühler 6, ein schmaler, ringförmiger Spalt 23 vorgesehen,
durch den .lediglich ein dünnflüssiger Teil des Fördermediums in den zwischen dem
Laufrad und dem Kühler freibleibenden Raum 24 eintreten kann. Die in bekannter Weise
auf dem Laufrad angeordneten
Raum 24 hineinragenden Rückführschaufeln 22 sorgen dafür, dass der Raum 24 fortwährend
und turbulent durchspült wird. Diese Ausbildung zwischen dem Laufrad 9 und der Unterseite
der Antriebseinrichtung 2 vermeidet somit zuverlässig ein Eindringen und insbesondere
eine Ablage von Schmutz an den den Raum 24 begrenzenden Flächen. Diese Gegebenheiten
macht sich die erfindungsgemässe Anordnung des Kühlers geschickt zunutze, indem
die Aussenfläche des durch das Ö1 aufgeheizten Kühleis einen Teil der Wandfläche
des Raumes 24 darstellt, so dass die Motorverlustwärme über die Aussenfläche des
Kühlers an den turbulent strömenden, dünnflüssigen Teil des Fördermediums im Raume
24 weitergegeben werden kann, ohne dass die Gefahr wärmeisolierender Ablagerungen
und Verkrustungen der Aussenfläche des Kühlers besteht. Als zusätzliche Massnahme
zur Verhinderung von Schmutzablagerungen ist vorgesehen, diese Aussenfläche des
Kühlers 6 glatt auszuführen.
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Wie aus dem beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel
klar
erkennbar wird, ist der gesamte in sich geschlossene Kühlmittelumlauf auf die Antriebseinrichtung
2 beschränkt; der Kühler 6 ist ein festes Bestandteil der Antriebseinrichtung 2,
so dass durch lösender Schraubenbolzen 7 die in sich. geschlose'ene Antriebseinrichtung
ohne weitere Umstände von der Kreiselpumpeneinrichtung 1 abgehoben werden kann.
Durch die besondere Anordnung des Kühlers ist eine Abgabe der Verlustwärme an das
Fördermedium an einer Übergangsfläche möglich, an der-ein-dünnflüssiger Teil des
Fördermediums fortwährend schnellströmend vorbeigeführt wird, ohne dass eine wärmeisolierende
VerschmutzungE gefahr dieser Übergangsfläche gegeben ist.
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Die erfindungsgemässe Ausbildung eines Tauchpumpenaggregats ist nicht
auf die Förderung von Schlamm, Abwasser oder Fäkalien beschränkt. Durch ihre wasserdichte
Ausbildung nebst einem selbstangetriebenen Kühlmittelumlauf, sowie insbesondere
durch die gemäss der Erfindung möglich. gewordene Zerlegbarkeit und Austauschbarkeit
zwischen der eigentlichen Pumpe und der Antriebseinriohtung ist das Aggregat auch
für den beweglichen Einsatz bei Tiefgründungearbeiten und bei . Unwetterkatastrophen
verwendbar. Besteht die Aufgabe sehr heisse Flüssigkeiten zu fördern, so kann beispielsweise
in das Rückführungsrohr 21 ein Zusatzkühler ausserhalb der Antriebseinrichtung zwischengeschaltet
werden.
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Die Erfindung ist '.nicht auf die nachfolgenden Ansprüche beschränkt.
Ihr zugdhörig sind sämtliche Merkmale aus der vorstehenden Beschreibung und der
Zeichnung, die aufgrund des Standes der Technik ersichtlich erfinderisch sind.