DE19711185C2 - Tauchmotorpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tauchmotorpumpe mit einem in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotor, einer das Motorgehäuse durchsetzenden Motorwelle, einem unterhalb des Motorgehäuses angeordneten Pumpenteil, einer zwischen dem Motorgehäuse und dem Pumpenteil angeordneten, die Motorwelle umgebenden Zwi­ schenkammer, die sowohl gegen das Motorgehäuse als auch gegen das Pumpenteil über Dichtungen abgedichtet ist und die mit einer Flüssigkeit zum Schmieren und Kühlen der Dichtungen befüllt ist, und mit einer Einrichtung zur Überwachung der Dichtfunktion der Dichtungen, die bei Undichtigkeit eine Schalteinrichtung betätigt.

Solche Tauchmotorpumpen sind gegen das Eindringen von Wasser in der Regel durch umlaufende Gleitringdichtungen geschützt. Treten an diesen Gleitringdichtungen Verschleißerscheinungen auf, dringt das Wasser aus dem Pumpenbereich in die Zwischen­ kammer und schlimmstenfalls in das Motorgehäuse ein, wo es bei Berührung der Wickelköpfe eine Verbrennung des Motors ver­ ursacht. Um dies zu verhindern, ist bei bekannten Pumpen eine Dichtungsüberwachung vorgesehen, die das Eindringen von Wasser in die zumeist mit Öl als Kühl- und Schmiermittel befüllte Zwischenkammer überwacht.

Eine Tauchmotorpumpe der eingangs genannten Art ist beispiels­ weise in der Veröffentlichung 2314 World Pumps (1987) Mai, Nr. 5, Morden, Surrey, Great Britain beschrieben. Bei dieser be­ kannten Tauchmotorpumpe wird die Dichtungsüberwachung mittels einer Elektrode durchgeführt, die aus dem Motorgehäuse in die ölbefüllte Zwischenkammer hineinragt. Das Öl ist elektrisch nicht leitfähig. Tritt bedingt durch den Verschleiß der unte­ ren Gleitringdichtungen der Tauchmotorpumpe Wasser in die Zwischenkammer ein, wird das Öl leitfähig. Von der Elektrode fließt ein elektrischer Strom zur Wandung des Motorgehäuses und von dort über Masse zurück zu einer Schaltanlage, die ein optisches und/oder akustisches Signal über den Wartungszustand der Pumpe erzeugt. So können beispielsweise die unteren Gleit­ ringdichtungen der Tauchmotorpumpe, die den Pumpenteil bzw. den Hydraulikbereich der Pumpe gegen die Zwischenkammer ab­ dichten, rechtzeitig ausgetauscht werden.

Diese Art der Dichtungsüberwachung eignet sich jedoch nicht zur Anwendung bei explosionsgeschützten Motoren. Bei einem elektrischen Fehler könnte es zu einer Spannungsverschleppung kommen, die in der ölbefüllten Zwischenkammer zur Funkenbil­ dung führen würde. Da die Lager und die Zwischenkammer nicht zum explosionsgeschützten Bereich des Motors gehören, kann eine solche Dichtungsüberwachung bei Tauchmotorpumpen, die besondere Explosionsschutzanforderungen erfüllen müssen, nicht realisiert werden. Vielfach ist man deshalb dazu übergegangen, die Dichtungsüberwachung in das Motorgehäuse zu verlagern. Dabei muß man in Kauf nehmen, daß sowohl die obere umlaufende Dichtung als auch das Lager bei Eindringen von Wasser ausge­ tauscht werden müssen. Bei Leckage der unteren Gleitringdich­ tung dringt das Wasser in die ölbefüllte Zwischenkammer ein und überwindet nach einiger Zeit auch die obere Gleitringdich­ tung, dringt durch das Kugellager und gelangt schließlich in das Innere des Motors.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist man bei explosions­ geschützten Motoren teilweise dazu übergegangen, einen ex­ plosionsgeschützten Detektor in Form einer Elektrode mit einem separaten Kabel durch die äußere Wandung der Zwischenkammer in diese einzuführen. Diese Lösung ist konstruktiv aufwendig und erfordert ein zusätzliches elektrisches Kabel.

Zunehmend wird als Kühl- und Schmiermedium anstelle von Öl Wasser verwendet. Da Wasser leitfähig ist, kommt die Anordnung einer Detektoreleketrode in der zwischenkammer nicht in Be­ tracht. Hier bleibt also nichts anderes übrig, als die Dich­ tungsüberwachung in das Motorgehäuse zu verlegen, was die zuvor erwähnten Nachteile mit sich bringt.

Aus der DE-OS 20 14 047 ist beispielsweise eine elektrische Tauchpumpe bekannt, bei der eine Füllstandsüberwachung im Motorgehäuse durch einen feuchtigkeitsempfindlichen Schalter realisiert ist. Der feuchtigkeitsempfindliche Schalter besteht aus einem in einer Gummimembrane angeordneten Kontaktfedersatz und einem hygroskopischen Schaltstößel. Der hygroskopische Schaltstößel löst sich bei Einwirkung von Feuchtigkeit auf und gibt die Kontaktfedern des Kontaktfedersatzes frei. Diese Anordnung erfüllt nicht die Funktion eines Füllstandsdetektors im eigentlichen Sinne, denn der Schaltvorgang wird unabhängig vom Flüssigkeitsstand ausgelöst. Würde die Ölfüllung in die Ölkammer ansteigen, würde dies für sich genommen noch nicht ausreichen, um einen Schaltvorgang auszulösen. Erst wenn das Öl mit Wasser verdünnt wird, kann der Schaltvorgang nach ge­ wisser Verzögerung ausgelöst werden. Die Verzögerung ist von der Reagibilität des Schaltstößels bzw. von dessen Auflösungs­ geschwindigkeit abhängig. Insbesondere bei Verwendung von Wasser als Kühl- und Schmiermittel ist diese Anordnung als Füllstandsdetektor ungeeignet.

Aus der DE 40 02 245 A1 sowie aus der EP 0 341 368 A1 sind Dichtungsüberwachungen bei Tauchmotorpumpen bekannt, die je­ weils mittels einer Elektrode durchgeführt werden, die aus dem Motorgehäuse in eine ölbefüllte Zwischenkammer hineinragt. Diese Anordnungen zur Dichtungsüberwachung haben die vorste­ hend erwähnten Nachteile.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Dichtungsüberwachung an einer Tauchmotorpumpe der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß sie auch bei explosionsgeschützten Motoren Anwendung finden kann und die zuverlässig bereits Undichtig­ keiten der unteren Gleitringdichtung anzeigt, bevor Wasser in den Motorraum eindringt.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Mittel zur Dichtungsüberwachung wenigstens ein in der Zwischenkammer angeordneter mechanischer Füllstandsdetektor vorgesehen ist, der bei Überschreitung eines vorgegebenen Füllstandes in der Zwischenkammer eine in dem Motorgehäuse angeordnete Schalteinrichtung betätigt. Hierdurch ist gewähr­ leistet, daß die elektrische Schalteinrichtung innerhalb des explosionsgeschützten Motorgehäuses angeordnet ist, wohingegen die eingentliche Dichtungsüberwachung hiervon getrennt in der Zwischenkammer angeordnet ist. Hierdurch kann zuverlässig Wasser vom Innenraum des Motors ferngehalten werden. Der Füll­ standsdetektor kann im einfachsten Fall als Schwimmer ausge­ bildet sein, der mit einem durch die Wandung der Zwischenkam­ mer geführten Stößel auf ein Schaltelement wirkt. Alternativ kann ein Füllstandsdetektor hydraulisch oder pneumatisch auf ein in dem Motorgehäuse angeordnetes Schaltelement einwirken.

Dringt Wasser von der Pumpenseite her in die vorzugsweise mit Wasser als Kühl- und Schmiermittel befüllte Zwischenkammer ein, so wirkt der steigende Flüssigkeitsspiegel im Sinne einer Betätigung auf den Füllstandsdetektor ein, so daß dieser bei Überschreiten eines vorgegebenen Füllstandes ein entsprechen­ des Schaltsignal an die in dem Motorgehäuse angeordnete Schalteinrichtung weiterleitet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Tauchmotorpumpe ist vorgesehen, daß der Füll­ standsdetektor als eine mit einem Medium befüllte Membrankam­ mer ausgebildet ist, wobei das in der Membrankammer enthaltene Medium bei Druckbeaufschlagung über wenigstens einen, vorzugs­ weise zwei in der Wandung der Zwischenkammer vorgesehene Kanäle auf die Schalteinrichtung betätigend einwirkt. Eine solche Lösung ist konstruktiv besonders einfach und zuver­ lässig.

Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß die Lösung gemäß der Erfindung auch bei Tauchmotorpumpen mit nicht explosionsge­ schützten Motoren Anwendung finden kann. Bei Tauchmotorpumpen mit explosionsgeschützten Motoren ist es jedoch zweckmäßig, wenn die Kanäle als einen Zünddurchschlag verhindernde Spalte ausgebildet sind, die in der Zwischenwand zwischen Motorge­ häuse und Zwischenkammer vorgesehen sind. Solche sogenannte "Ex-Spalte" haben Abmessungen, die so gewählt sind, daß ein Zünddurchschlag ausgeschlossen ist.

Vorzugsweise wird die Membrankammer durch eine an der Zwischenwand befestigte, in befülltem Zustand ungespannte Membrane gebildet.

Die durch die Zwischenwand geführten Kanäle können beispiels­ weise in einen motorseitig vorgesehenen Behälter münden, in welchem die Schalteinrichtung angeordnet ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß das in der Membrankammer enthaltene Medium eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit ist und daß als Schaltein­ richtung wenigstens eine im dem Behälter angeordnete Elek­ trode, vorzugsweise jedoch zwei Elektroden vorgesehen sind. Sobald bei Überschreitung eines gewissen Füllstandes in der Zwischenkammer Druck auf die Membrane ausgeübt wird, steigt die leitfähige Flüssigkeit durch die als Spalte ausgebildeten Kanäle in den Behälter, so daß zwischen den in dem Behälter angeordneten Elektroden ein Strom fließen kann, der ein optisches und/oder akustisches Signal als Wartungsanzeige auslöst.

Damit die elektrisch leitende Flüssigkeit, die beispielsweise Wasser sein kann, bei waagerechter Aufstellung der Tauchmotor­ pumpe nicht auslaufen kann oder bei Erwärmung im Motorinnen­ raum nicht verdunstet, kann der Behälter durch eine mit einem Stopfen oder einem Deckel verschlossene Ausnehmung in der Zwischenwand ausgebildet sein. Der Stopfen bzw. Deckel kann gleichzeitig zur dichtenden Aufnahme der Elektroden dienen. Darüber hinaus verhindert dieser eine Beeinträchtigung des Füllstandsdetektors bei Druckänderung im Motorinnenraum, bei­ spielsweise aufgrund von Erwärmung.

Zweckmäßigerweise ist die Membrane mittels eines mit Durch­ brüchen versehenen Gehäuses gegen die Zwischenwandung ver­ schraubt. Dieses Gehäuse dient dabei sowohl der Halterung der Membrane als auch dem Schutz der Membrane.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine Tauchmotor­ pumpe gemäß der Erfindung als Teilansicht und

Fig. 2: eine vergrößerte Schnittansicht des Füll­ standsdetektors und der Schalteinrichtung.

Die Tauchmotorpumpe 1 gemäß der Erfindung besteht im wesent­ lichen aus einem Motorgehäuse 2, einem in dem Motorgehäuse 2 angeordneten Elektromotor 3, einer unterhalb des Motorgehäuses 2 angeordneten Zwischenkammer 4 und einem unterhalb der Zwischenkammer angeordenten Pumpenteil 5, der wiederum auf der sich senkrecht durch das Motorgehäuse 2 erstreckenden Motor­ welle 6 angeordnet ist. Die Motorwelle 6 durchdringt die Zwischenkammer 4 und ist mit einer unteren Gleitringdichtung 7 gegen eindringendes Wasser von außen abgedichtet, eine obere Gleitringdichtung 8 dichtet das Motorgehäuse 2 gegen die Zwischenkammer 4 ab, diese ist mit Wasser zur Schmierung und Kühlung der Gleitringdichtungen 7 und 8 befüllt.

Das Motorgehäuse 2 ist von der Zwischenkammer 4 durch eine Zwischenwand 9 getrennt. Auf der zum Inneren der Zwischenkam­ mer 4 weisenden Seite der Zwischenwand 9 ist in einem mit Durchbrüchen 10 versehenen Schutzgehäuse 11 eine als Schlapp­ membrane ausgebildete Membrane 12 angeordnet, die mit der Zwischenwand 9 eine blasenförmige Membrankammer 13 ausbildet.

Weiterhin sind in der Zwischenwand 9 Kanäle 14 vorgesehen, deren Abmessungen so gewählt sind, daß sie einen Zünddurch­ schlag zwischen dem Motorgehäuse 2 und der Zwischenkammer 4 verhindern. Die Kanäle 14 münden einerseits in die Membrankam­ mer 13, andererseits in eine Vertiefung 15 in der Zwischen­ wand, die mit einem Verschlußstopfen 16 einen Behälter bildet. In den Verschlußstopfen 16 sind zwei Elektroden 17 eingesetzt, die mit einer nicht dargestellten Wartungsintervallanzeige verbunden sind.

Die Membrankammer 13 ist mit einem Elektrolyten befüllt, bei­ spielsweise mit Wasser, der über die Membrane 12 bei zunehmen­ dem Füllstand in der Zwischenkammer 4 durch die Kanäle 14 in die Vertiefung 15 gedrückt wird, wodurch eine leitende Verbin­ dung zwischen den Elektroden 17 hergestellt wird. Hierdurch wird ein Schaltvorgang ausgelöst, der beispielsweise ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt. In der durch den Verschlußstopfen 16 geschlossenen Vertiefung herrscht ein Gegendruck der aber durch die Durchführungen für die Elek­ troden 17 entweichen kann, wenn deren Isolation nicht gasdicht aber wasserdicht ausgeführt ist. Außerdem ist ein Druckaus­ gleich in gewissen Grenzen durch das Vorhandensein zweier Kanäle 14 gewährleistet.

Bei Leckage der unteren Gleitringdichtung 7 dringt zunächst Wasser in die Zwischenkammer 4 ein, sobald dieses den Füll­ stand in der Zwischenkammer 4 verändert, dringt die Flüssig­ keit durch die Durchbrüche 10 in das Schutzgehäuse 11 ein, die vorzugsweise ungespannte Membrane 12 wird angehoben, der Elek­ trolyt steigt in den Kanälen 14 auf und dringt in die Vertie­ fung 15 ein. Hierdurch wird, wie vorstehend bereits erwähnt, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden 17 hergestellt.

Das Schutzgehäuse 11 ist mittels Schrauben 18 an der Zwischen­ wand 9 befestigt. Dieses klemmt gleichzeitig die Membrane 12 an der Zwischenwand 9 dichtend fest.

Die Elektrolytmenge in der Membrankammer 13 ist so bemessen, daß sich der Flüssigkeitsspiegel bei einer Schrägstellung der Tauchmotorpumpe 1 oder bei deren liegendem Betrieb unterhalb des nächstliegenden Kanals 14 befindet, so daß es nicht zu einer vorzeitigen Auslösung einer Wartungsanzeige kommen kann.

Bezugszeichenliste

1

Tauchmotorpumpe

2

Motorgehäuse

3

Elektromotor

4

Zwischenkammer

5

Pumpenteil

6

Motorwelle

7

untere Gleitringdichtung

8

obere Gleitringdichtung

9

Zwischenwand

10

Durchbrüche

11

Schutzgehäuse

12

Membrane

13

Membrankammer

14

Kanäle

15

Vertiefung

16

Verschlußstopfen

17

Elektroden

Claims (8)

1. Tauchmotorpumpe mit einem in einem Motorgehäuse an­ geordneten Elektromotor, einer das Motorgehäuse durch­ setzenden Motorwelle, einem unterhalb des Motorgehäuses angeordneten Pumpenteil, einer zwischen dem Motorgehäuse und dem Pumpenteil angeordneten, die Motorwelle umgebenden Zwischenkammer, die sowohl gegen das Motorgehäuse als auch gegen das Pumpenteil über Dichtungen abgedichtet ist und die mit einer Flüssigkeit zum Schmieren und Kühlen der Dichtungen befüllt ist, und mit einer Einrichtung zur Überwachung der Dichtfunktion der Dichtungen, die bei Undichtigkeit eine Schalteinrichtung betätigt, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Dich­ tungsüberwachung wenigstens ein in der Zwischenkammer (4) angeordneter Füllstandsdetektor vorgesehen ist, der bei Überschreitung eines vorgegebenen Füllstandes in der Zwi­ schenkammer (4) die in dem Motorgehäuse (2) angeordnete Schalteinrichtung betätigt.

2. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Füllstandsdetektor als eine mit einem Medium befüllte Membrankammer (13) ausge­ bildet ist, wobei das in der Membrankammer (13) enthaltene Medium bei Druckbeaufschlagung der Membran (12) über we­ nigstens einen, vorzugsweise zwei in der die Zwischenkam­ mer (4) vom Motorgehäuse (2) trennenden Zwischenwand (9) vorgesehene Kanäle (14) auf die Schalteinrichtung betäti­ gend einwirkt.

3. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kanäle (14) als einen Zünddurchschlag verhindernde Spalte ausgebildet sind.

4. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Membran­ kammer (13) durch eine an der Zwischenwand (9) befestigte, im befüllten Zustand ungespannte Membrane (12) gebildet wird.

5. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kanäle (14) in der Zwischenwand (9) in einen motorgehäuseseitig vorgesehenen Behälter münden, in dem die Schalteinrichtung angeordnet ist.

6. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das in der Membrankammer (13) enthaltene Medium eine elektrisch leit­ fähige Flüssigkeit ist und daß als Schalteinrichtung we­ nigstens eine in dem Behälter angeordnete Elektrode, vor­ zugsweise zwei Elektroden (17) vorgesehen sind.

7. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Behälter durch eine mit einem Stopfen oder einen Deckel verschlos­ sene Ausnehmung in der Zwischenwand (9) gebildet wird.

8. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Membrane (12) mittels eines mit Durchbrüchen (10) versehenen Gehäu­ ses (11) gegen die Zwischenwand (9) verschraubt ist.