DE1935929A1

DE1935929A1 - Elektrische Vorrichtung

Info

Publication number: DE1935929A1
Application number: DE19691935929
Authority: DE
Inventors: Urs Zimmermann
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1969-07-04
Filing date: 1969-07-15
Publication date: 1971-01-07
Also published as: US3638055A; CH511531A; NL6911582A; GB1322760A; FR2054081A5

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur / Schweiz,

betreffend:
"Elektrische Vorrichtung"

Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung, die mindestens vorübergehend erhöhten Drücken ausgesetzt ist und mit einem aggressiven Medium in Berührung steht, und die mindestens eine stillstehende elektrische Wicklung aufweist, welche von einem aus einem korrosionsbeständigen Material bestehenden Gehäuse umschlossen ist, das mit einer Eingießöffnung zum Einfüllen einer Erstarrungsmasse verbunden ist.

Unter elektrischen Vorrichtungen sind beispielsweise Motoren zum Antrieb von Pumpen, Rührern und dgl· zu verstehen, wobei die Motoren als sogenannte Spaltrohrmotoren ausgebildet sein können und sowohl der Rotor als auch der Stator mit einem aggressiven Fördermedium in Berührung stehen.

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Ebenfalls kann die Erfindung auch vorteilhaft auf elektrische Meßgeräte Anwendung finden, wie insbesondere auf induktive Mengenmesser, wenn es sich bei dem zu messenden Medium um ein aggressives, elektrisch leitendes Medium handelt.

Bei allen derartigen elektrischen Vorrichtungen, deren elektrische Konstruktionsteile mindestens vorübergehend erhöhten Drücken ausgesetzt sind, wobei diese Drücke größer als eine Atmosphäre, insbesondere aber in einem höheren Druckbereich von mehr als 10 oder sogar in der Größenordnung von 1000 Atmosphären liegen können, ist es erforderlich, die korrosionsgefährdeten Konstruktionsteile, und zwar insbesondere die elektrischen Leiter, gegen das aggressive Druckmedium zu schützen.

Für einen elektrischen Motor ist es bekannt, den Stator in ein Stahlblechgehäuse einzubetten, und durch einen Eingießstutzen im Gehäuse, der gleichzeitig die Zuleitungen zur Statorwicklung aufnimmt, Kristallquarzsand und ein dünnflüssiges, kalthärtendes Kunstharz einzufüllen und schließlich den gekapselten Stator bei Raumtemperatur auszuhärten. Nach dem Einbringen der Erstarrungsmasse wird der Stutzen nach außen abgedichtet.

Nachteilig bei einer derartigen Vorrichtung ist, daß sich der Eingießstutzen und seine Abdichtung nicht oder allenfalls unter einem unwirtschaftlich hohen Aufwand gasdicht ausführen läßt. Da sich beim Ausgießen des Gehäuses mit einem Kunstharz das Entstehen von Lunkern nicht mit Sicherheit vermeiden läßt, können sich diese Lunker mit Gas bzw. mit aggressivem Medium aus dem Umgebungsraum insbesondere durch Haarrisse längs der durch die Stutzendichtung blank hindurchgeführten elektrischen Zuleitungen füllen. Innerhalb dieser Lunker baut sich dann

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der gleich hohe Druck, wie ihn das umgebende aggressive Medium aufweist, auf. Wenn beim Stillsetzen des Motors bzw. bei Betriebsstörungen der Umgebungsdruck des Stators auf eine Atmosphäre absinkt, expandieren die mit Druckmedium gefüllten Lunker, so daß sich das Statorgehäuse, dessen Wände von möglichst geringer Wandstärke ausgeführt sind, aufblähen kann. Die Innenwand, bei der man besonderen Wert auf eine geringe Wandstärke legt, um die elektromagnetischen Verluste gering zu halten, kann sich dann gegen den Rotor zu ausbeulen, so daß letztere blockiert werden kann.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, diese Nachteile mit einem möglichst geringen konstruktiven Aufwand bei elektrischen Vorrichtungen der geschilderten Art zu vermeiden*

Diese Aufgabe #ird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Eingießöffnung ein nach dem Einbringen der Erstarrungsmasse erzeugter gasdichter Verschluß vorhanden ist, und daß das Gehäuse eine zusätzliche Öffnung für die gasdichte Durchführung der Zuleitungen zu der Wicklung in das Gehäuse aufweist.

Der gasdichte Abschluß der Eingießöffnung kann beispielsweise dadurch herbeigeführt werden, daß an die Öffnung ein Stutzen angeschweißt ist, mit welchem ein Zapfen aus einem nicht korrodierenden Material verschweißt wird.

Dadurch, daß für die Zuführung der elektrischen Leitungen eire von der Eingießöffnung räumlich getrennte Öffnung im Gehäuse angeordnet ist, ist es möglich, ein Verschlußstück, in dem die elektrischen Leitungen gasdicht eingebettet sind, bereits vor dem Einbringen der Erstarrungsmasse mit der Umrandung der Öffnung gasdicht,

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beispielsweise durch Verschweißen zu verbinden, so daß nach dem Ausgießen des Gehäuses dieses mit Sicherheit nach allen Seiten hermetisch abgeschlossen ist·

Als Erstarrungsmasse können beispielsweise aushärtbare Kunstharze, wie Εροχγ-Harze, verwendet werden, wobei dann auch beim Ausgießen entstehende Lunker sich nicht störend auswirken können. Zur Erhöhung der Druckfestigkeit der Erstarrungsmasse kann es vorteilhaft sein, der Vergußmasse noch Peststoffteilchen, wie beispielsweise Quarzsand, pulver- oder spanförmiges Material, beizugeben. Als Erstarrungsmasse können vorteilhaft auch thermoplastische Stoffe, wie beispielsweise Wachse, zum Beispiel Polyäthylen-Fett, benutzt werden. Bekanntlich finden beim Erstarren der Kunstharze irreversible chemische Struktüränderungen statt, während thermoplastische Stoffe beim Erstarren nur ihren Aggregatzustand ändern.

Handelt es sich bei der elektrischen Vorrichtung beispielsweise um einen induktiven Mengenmesser, so können die Zuleitungen zu den Meß-Elektroden analog zu der Durchführung der Zuleitungen zu der bzw. den elektrischen Wicklungen durch weitere in dem Gehäuse angeordnete Öffnungen gasdicht hindurchgeführt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen· In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellungsweise einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Spaltrohrmotor,

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Pig· 2 eine abgewandelte Ausführungsform für das Verschlußstück der Gießöffnung an einem solchen Spaltrohrmotor oder dgl· und

Fig. 3, ebenfalls in schematischer Darstellungsweise, einen erfindungsgemäß ausgeführten Induktionsmengenmesser in einem Längsschnitt.

Der Spaltrohrmotor gemäß Fig. 1, der beispielsweise eine Pumpe zur Förderung eines unter erhöhtem Druck stehenden aggressiven Mediums, wie z.B. Ammoniak, antreiben kann, weist eine Welle 1 mit einem darauf angebrachten Kurzschlußläufer 2 auf. In letzterem sind Kupferstäbe 3 eingebettet, die an ihren Enden durch Kurzschlußringe 4 verbunden sind. Diese Ringe sind durch mit dem Läufer verschweißte Deckel 5, die aus einem korrosionsbeständigen, unmagnetischen Material bestehen, von dem aggressiven Medium getrennt. Der Stator 6 mit einer Wicklung 6a wird von einem Gehäuse 7 umschlossen. Der zylindrische Außen- und Innenmantel 7a und 7b, sowie die Deckel 7c und 7d bestehen aus einem korrosionsbeständigen Material· Die gasdichten Einzelteile des Gehäuses sind gasdicht miteinander durch Schweißstellen verbunden. In den Fällen, in denen es möglich ist, können die Verbindungen auch durch Dichtungsringe geeigneter Art hergestellt werden· Das Gehäuse kann z.B. aus einem Stahlblech oder aus einem anderen Material bestehen, gegebenenfalls können mindestens Teile des Gehäuses, insbesondere der Innenmantel, aus einem korrosionsbeständigen, druckfesten Kunststoff hergestellt sein.

Der Deckel 7c des Gehäuses 7 weist eine Eingießöffnung 8 zum Einbringen einer Erstarrungsmasse 9 auf· Im AusfUhrungsbeispiel ist mit der Eingießöffnung ein Stutzen 10 durch Schweißung gasdicht verbunden.

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Im Außenmantel 7a ist weiterhin eine Öffnung 11 vorhanden, mit der ein Stutzen 12, z.B. durch Schweißung, gasdicht verbunden ist· Die Öffnung 11 und der Stutzen 12 dienen zur Durchführung der blanken elektrischen Zuleitungen zu der Statorwicklung 6a·

Bei der Herstellung des Gehäuses 7 kann beispielsweise folgendermaßen vorgegangen werden. Zunächst wird der gasdichte Durchführungsteil für die elektrischen Leitungen 13 in den Außenmantel 7a in die Öffnung 11 eingeschweißt. Die blanken elektrischen Leitungen werden in Bohrungen eines Glaspfropfens eingebracht und mit letzterem in den Stutzen 12 eingeschoben· Sodann wird dieses Verschlußstück erwärmt, bis das Glas schmilzt und die Glasmasse schlüssig an die Leitungen 13 anschließt. Beim anschließenden Abkühlen wird der Glaspfropfen 14 fest und der Stutzen 12 schrumpft ein_r so daß eine schlüssige, gasdichte Verbindung zwischen dem Stutzen 12 und dem Glaspfropfen 14 entsteht· Sodann wird der Stator 6 in das Gehäuse 7 eingeschoben, und die Leitungen 13 werden mit der Statorwicklung 6a verbunden. Nun wird das Gehäuse fertig zusammengestellt, d.h. sämtliche gasdichten Teile werden miteinander verbunden.

Die Statorwicklung 6a kann zuvor in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Kunstharzes vorimprägniert werden. Sodann wird durch den Stutzen 10 eine Erstarrungsmasse 9 in das Gehäuse eingebracht· Diese kann, wie oben beschrieben, z.B. aus einem Kunstharz, wie einem Epoxyd-Harz, im fluiden Zustand bestehen. Der Erstarrungsmasse können vor dem Einbringen in das Gehäuse Peststoffteilchen, wie beispielsweise Quarzsand oder Quarzmehl, zur Erhöhung der Druckfestigkeit beigemengt sein· Es ist auch möglich, zunächst die Feststoffteilchen 9a durch Stutzen

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einzufüllen und,um eine gleichmäßige Schüttung des Quarzsandes zu erreichen und um das Schüttgewicht zu erhöhen, den gekapselten Stator zu vibrieren, bis das Niveau der eingefüllten Feststoffteilchen im Gehäuse bzw. im Gehäusestutzen nicht mehr sinkt und die Sandkörner sich gegeneinander abstützen, und erst danach flüssiges Kunstharz einzufüllen. Nachdem das Kunstharz ausgehärtet ist, wird die Eingießöffnung 8 in der folgenden Weise gegen den Umgebungsraum gasdicht abgeschlossen· Die Erstarrungsmasse füllt noch einen Teil des Stutzens 10 bzw. des Stutzens 11 aus. Die Oberfläche im Stutzen 10 wird glatt gefräst und auf sie eine Scheibe 15 aus einem gegen den anschließenden Schweißvorgang wärmebeständigen Isolatioasmaterial aufgelegt. Sodann wird ein metallischer, korrosionsbeständiger Zapfen in den Stutzen eingeschoben, der mit diesem gasdicht verschweißt wird. Nunmehr ist das Gehäuse 7 mit Sicherheit hermetisch gegenüber dem Umgebungsraum abgeschlossen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erstarrungsmasse selbst nicht aus einem gegenüber dem aggressiven Medium korrosionsfesten Stoff zu bestehen braucht, da dieser aufgrund des hermetischen Abschlußes an keiner Stelle mit dem aggressiven Medium in Kontakt kommen kann.

Es sind selbstverständlich auch" andere gasdichte Verschlüsse der Eingießöffnung 8 möglich. Eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt. In diesem Fall wird nach Beendigung des Ausgieß- bzw. Erstarrungsvorganges in dem Stutzen 10a, in den ein Gewinde 10b eingeschnitten ist, ein Verschlußstück 16a, dessen Oberteil in einem den Stutzen 10a überkragenden Deckel 10c endet, eingeschraubt und zwischen diesem Verschlußstück und dem Stutzen 10a durch eine Ringdichtung 17 aus einem korrosionsbeständigen Material eine gasdichte Verbindung hergestellt.

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Für eine Ausführungsform der gasdichten Durchführung der elektrischen Zuleitungen 13 sind ebenfalls andere, übliche gasdichte Durchführungselemente möglich. So kann beispielsweise an Stelle des Glaspfropfens 14 auch ein Pfropfen aus einem keramischen Material verwendet werden. Mit dem Stutzen*12 wird in nicht dargestellter Weise ein Leitungsrohr gasdicht verbunden, welches zweckmäßig aus Gründen einer einfachen Montage bzw. Demontage mit einer lösbaren Verbindung an den Stutzen 12 angeschlossen ist. Das Leitungsrohr, in welchem ein beliebiger Druck aufrechterhalten werden kann, kann beispielsweise mit gasförmigen, flüssigen oder festen Schutzmitteln (z.B. Paraffin-Öl, Paraffin-Fett, Polyäthylen-Fett) gefüllt sein. Das Schutzmittel wird so gewählt, daß es gegen die Leitungen nicht korrodierend wirkt und außerdem vom umgebenden Medium nicht angegriffen wird.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten Induktionsmengenmesser für ein aggressives Medium. Die Funktionsweise eines solchen Meßgerätes ist an sich bekannt. Nach Fig. 3 durchströmt ein aggressives fluides Medium einen Kanal 20 in Pfeilrichtung· Die magnetischen Spulen 21 und 22 erzeugen in der elektrisch leitenden Flüssigkeit, z.B. Abwasser, ein homogenes Feld. Letzteres bewirkt, daß in den gegenüber den Magnetspulen um 90° versetzt angeordneten Meßelektroden 23 und 24 eine Spannung induziert wird, die ein Maß für die Durchsatzmenge des Mediums ist. Erfindungsgemäß sind die Spulen 21 und 22 sowie die Meßelektroden 23 und 24, die isoliert durch Meßrohre 23a und 24a durch die Gehäusewand 7b hindurchgeführt sind, analog wie in Fig. 1 durch hermetisch abgeschlossenes Gehäuse von dem aggressiven Medium getrennt.

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In Pig· 3 mit Fig. 1 übereinstimmende Konstruktioselemente sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen· In den Außenmantel 7a des Gehäuses sind noch zusätzlich zwei Öffnungen 25 und 26 zur Durchführung der Leitungen 27 und 28 zu den Meßelektroden angeordnet. Analog zu den Durchführungen für die Zuleitungen zu den Magnetspulen sind die blanken Leitungen 27 und 28 in je einen Glaspfropfen 29 und 30 eingesetzt, an welche schlüssig Stutzen 31 und 32 anschließen· Was die gasdichte Zuführung der elektrischen Leitungen zu der elektrischen Verbindung und den gasdichten Abschluß der Eingießöffnung anbelangt, so gilt bezüglich der verschiedenen möglichen Ausführungsformen das an entsprechender Stelle zu Fig. 1 und 2 Gesagte·

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

ΓIy Elektrische Vorrichtung, die mindestens vorübergehend erhöhten Drücken ausgesetzt ist und mit einem aggressiven Medium in Berührung steht, und die mindestens eine stillstehende elektrische Wicklung aufweist, welche von einem aus einem korrosionsbeständigen Material bestehenden Gehäuse umschlossen ist, das mit einer Eingießöffnung zum Einfüllen einer Erstarrungsmasse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eingießöffnung (8) ein nach dem Einbringen der Erstarrungsmasse (9) erzeugter gasdichter Verschluß (16,16a) vorhanden ist, und daß das Gehäuse (7) eine zusätzliche Öffnung (11) für die gasdichte Durchführung der Zuleitungen (13) zu der Wicklung (6a) in das Gehäuse aufweist«
2. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstarrungsmasse (9) aus einem aushärtbaren Kunstharz besteht·
3. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erstarrungsmasse (9) außerdem Feststoffteilchen (9a) beigegeben sind·
4· Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstarrungsmasse aus thermoplastischen Stoffen besteht·
5. Elektrische Vorrichtung, bestehend aus einem induktiven Mengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) weitere Öffnungen (25;26) für die gasdichte Durchführung der Zuleitungen (27,28) zu den Meß-SXektroden (23,24) aufweist·

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