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Bezeichnung: Stopfbuchsloses Pumpenaggregat Gegenstand der Erfindung
ist ein stopfbuchs los es Pumpenaggregat mit einem im Saugraum oder im Druckraum
der Pumpe angeordneten, vollständig von der zu fördernden Flüssigkeit umspülten
Elektromotor.
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Bei derartigen bekannten Pumpenaggregaten, die insbesondere für Hydraulikanlagen
oder zur Förderung von Ölen verwendet werden, ist der Elektromotor im Förderstrom
der Pumpe angeordnet, das heißt, die gesamte von der Pumpe geförderte Flüssigkeit
wird durch den Elektromotor
geleitet, um die in den Statorwicklungen
und im Rotor anfallende Wärme abzuleiten. Diese Ausführungsweise hat den Nachteil,
daß die Isolierung der Statorwicklungen einer starken Erosion unterworfen sind.
Außerdem entstehen große Druckverluste, weil die gesamte geförderte Flüssigkeitsmenge
durch den Motor geführt und zur Intensivierung der Kühlung die Durchflußquerschnitte
im Motor eng ausgeführt sein müssen, damit keine passiven von der Flüssigkeit undurchströmte
Räume entstehen.
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Bei anderen bekannten derartigen Pumpenaggregaten liegt der Antriebsmotor
nicht direkt im Bereich des Flüssigkeitsstromes. Zur Kühlung der Statorwicklungen
dient ein Nebenstrom, der durch das Anbringen einer oder mehrerer den Druckraum
mit dem Saugraum der Pumpe verbindenden Drosselbohrungen erreicht wird. Durch diesen
durch Drosselung erreichten Nebenstrom entsteht eine Herabsetzung des Wirkungsgrades
des Pumpenaggregates, die insbesondere dann s-tark ins Gewicht fällt, wenn die Motorleistung
groß ist, da hierbei der Nebenstrom sehr intensiv sein muß, um die anfallende Wärme
ableiten zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Motor-Pumpen-Aggregat
zu schaffen, bei dem der Motor ausreichend
gekühlt wird und gleichzeitig
die geschilderten Mängel der bekannten Pumpenaggregate vermieden werden.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der Motor von einem durch
eine Hilfsfördereinrichtung gerichteten, aus dem Druckraum bzw. dem Saugraum entnommenen
und in diesen wieder zurückgeleiteten Nebenstrom durchflutet wird.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausführung wird einesteils vermieden,
daß der gesamte Förderstrom durch den Motor geleitet wird zum andern wird die stark
verlustbehaftete durch einen Drosselstrom bewirkte Durchflutung des Motorraumes
vermleden.
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Die Hilfsfödereinrichtung kann so ausgelegt werden, daß der Nebenstrom
gerade ausreicht, um die im Motor anfallende Wärme ab zuführen. Die Hilfsfördereinrichtung
nach wenig Leistung auf, da sie nur die Widerstände innerhalb des Motors überwinden
muß, die durch den Nebenstrom wesentlich geringer sind, als wenn der gesamte Förderstrom
durch den Motor geleitet werderizwürde.
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Die Erfindung sieht für die Ausgestaltung der Hilfsfördereinrichtung
verschiedene Lösungen vor:
Eine solche Lösung beinhaltet, daß die
Hilfsfördereinrichtung durch eine oder mehrere am Rotor oder an der Innenfläche
des Stators ausgebildete Schraubennuten gebildet wird. Eine derart ausgeführte Hilfsfördereinrichtung
ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn mit dem Pumpenaggregat hochviskose Flüssigkeiten
gefördert werden sollen. Die Schraubennuten wirken wie eine einfache Schraubenpumpe,
die entsprechend der Drehrichtung und der Richtung der Steigung einen gerichteten
Nebenstrom durch den Motor entstehen läßt.
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Eine andere Lösung sieht vor, daß die Hilfsfördereinrichtung durch
zumindest einen im Rotor angebrachten Kanal gebildet wird, dessen Abstand zur Rotorachse
entlang des Rotors zunimmt. Der Kanal hat hierbei die Wirkung eines Schleuderrades,
bei dem der Flüssig]ceitsaustritt an der Rotorseite ist, wo der Abstand des Kanales
zur Rotorachse am größten ist.
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Wieder eine andere Ausführung sieht vor, daß die Hilfsfördereinrichtung
durch einen konisch ausgebildeten Rotor und einen konisch ausgebildeten Stator gebildet
wird. Bei dieser Ausbildung entsteht ebenfalls
eine Förderwirkung,
da die Flüssigkeit infolge der Fliehkraft vom kleineren Durchmesser zum größeren
Durchmesser hin bewegt wird, Zur Unterstützung der Förderwirkung können an dem konisch
ausgebildeten Rotor oder an dem konisch ausgebildeten Stator'eine oder mehrere Schraubennuten
noch zusätzlich angebracht sein.
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Die Hilfsfördereinrichtung kann jedoch auch durch auf der Motorwelle
angebrachte axiale oder radiale Pumpenlaufräder gebildet werden, insbesondere dann,
wenn das Pumpenaggregat zur Förderung von Flüssigkeiten geringer Viskosität eingesetzt
wird. Da bei größeren Motoren auf der Motorenwelle Wuchtscheiben angebracht sind,
sieht die Erfindung weiter vor, daß die Pumpenlaufräder an den an der Motorenwelle
angebrachten Wuchtscheiben ausgebildet sind.
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Die Zeichnung gibt Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder: Figur
1 zeigt einen Schnitt durch ein stopfbuchsloses Pumpenaggregat, bestehend aus einem
Elektromotor und einer Schraubenspindelpumpe.
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Figuren 2 und 3 zeigen Varianten des Pumpenaggregates gemäß Figur
1.
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Bei dem Pumpenaggregat gemäß Figur 1 sind in einem ein stückigen Gehäuse
1 der Motor 2 und die als Schraubenspindelpumpe ausgebildete Pumpe 3 angeordnet.
Die Antriebswelle 4 der Pumpe und die Motorenvelle 5 sind starr gekuppelt und in
dem Gehäuseabschlußdeckel 6 mittels eines Kugellagers 7 und in der nicht näher dargestellten
Aufnahmebohrung der Pumpenwelle 4 in dem Gehäuseeinsatz 8 gelagert. Das Gehäuse
1 ist mit örtlichen Längsrippen 9 versehen, die zur Aufnahme des Stators lo des
Elektromotors 2 dienen. Der Rotor 11 ist mit den Schraubennuten 12 versehen, deren
Steigung entgegen der durch den Pfeil 13 angedeuteten Drehrichtung verläuft. Der
Stator lo und der Rotor 11 sind im Druckraum 14 der Pumpe 3 angeordnet. Die Öffnung
15 des Druckraumes ist jedoch so gelegt, daß das aus der Pumpe 3 ausströmende Medium
nicht durch den Motor geleitet wird. Durch die Schraubennut 12 wird ein Nebenstrom
durch den Motor gefördert. Die Fließrichtung ist durch die PEeile 16 angedeutet.
Zum Auswuchten des Rotors dienen die Wuchtscheiben 17 und 18.
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Das Pumpenaggregat gemäß Figur 2 entspricht im wesentlichen dem Pumpenaggregat
gemäß Figur 1. Die Unterschiede bestehen in einer anderen Ausbildung der erfindungsgemäßen
Hilfsfördereinrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel
besteht
die Hilfsfördereinrichtung aus einem konisch ausgebildeten Rotor 19, der von einem
entsprechend konisch ausgebildeten Stator 20 umschlossen wird. Bei Drehung des Rotors
19 wird infolge der unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten des Rotors ein Nebenstrom
erzielt, der wie durch die Pfeile 21 angedeutet ist, den Motor umfließt.
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In dem Pumpena-ggregat gemäß Figur 3, das ebenfalls im wesentlichen
im Aufbau dem gemäß Figur 1 entspricht, sind zwei weitere Ausführungsmöglichkeiten
der Hilfsfördereinrichtung dargestellt. Bei der einen Ausführungsmöglichkeit wird
die Hilfs förder einrichtung durch auf der Pumpenwelle 5 angebrachte Laufräder 22,
23, die an den Wuchtscheiben 17 und 18 angebracht sind, gebildet. Dabei ist das
Laufrad 22 als radiales Laufrad dargestellt; das Laufrad 23 als axiales Laufrad,
wobei beide Laufräder in der durch die Pfeile 24 angedeuteten Richtung fördern.
Um die Durchflutung des Motors zu verbessern, sind bei dieser Ausführung im Rotor
Durchbrüche 25 angebracht, die jedoch keinerlei Förderwirkung haben. Die Pumpenlaufräder
22, 23 können jedoch auch entfallen, wenn,wie die eine Rotorhälfte zeigt, im Rotor
zumindest ein Kanal 26 angebracht ist, dessen Abstand zur Mittelachse 27 entlang
der Rotorerstreckung
zunimmt, Durch diese Ausbildung wird ebenfalls
ein Durchfluß des Motors erreicht.
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In der Zeichnung sind ausschließlich Pumpenaggregate mit Schraubenspindelpumpen
dargestellt. Die Erfindung läßt sich jedoch auch bei jedem anderen Pumpentyp mit
rotierendem Antrieb anwenden.
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Nicht dargestellt sind weiter Ausführungen, bei denen der Motor im
Saugraum der Pumpe angeordnet ist.
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- PATENTANSPRÜCHE -