DE2353142A1

DE2353142A1 - Elektromotor mit blitzschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE2353142A1
Application number: DE19732353142
Authority: DE
Inventors: August L Streater
Original assignee: Franklin Electric Co Inc
Current assignee: Franklin Electric Co Inc
Priority date: 1972-10-27
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1974-05-02
Also published as: DK142888C; US3849704A; DK142888B; BR7308414D0; ZA737732B; CA989456A; DE2353142B2; DE2353142C3

Description

Dr. E. VORWERK 23 Okt 1973

' PATENTANWALT ;.---. .. " ^C°* ^{UIUt IS}"f

GRÖBENIELL/MÜNGHEN ?1R11 A?

829/73

PRANKLIN ELECO)RIC CO., INC. Bluffton, Indiana (T.St.A.)

Elektromotor mit Blitzschutzvorrichtung

. Die Erfindung "betrifft einen Elektromotor mit Blitzschutzv'orrichtung, umfassend eine Elektrode und ein gaserzeugendes Lichtbogenlöschmaterial, enthalten in einem geschlossenen Gehäuse zur Verwendung in einem tauchbaren oder flüssigkeitsdichten Elektromotor. Die Blitzschutzrorrichtung ist innerhalb des Motors angeordnet und direkt.an dem Gehäuse des getauchten Motors geerdet₀

Tauchbare Elektromotoren für tiefe.Brunnen oder Bohrlöcher sind (Zer)Störungen ausgesetzt, wegen der großen Spannungsstöße, die in Netzleitungen durch Blitze auftreten können. Zum Schutz solcher Motoren sind BlitzsehutzYorrich» tungen vorgesehen worden_s und es 1st seit langem bekannt» daß es am besten ist," die BIi tzschut ζ vorrichtung en nahe an der zu schützenden Vorrichtung anasubringenj insbesondere wesm dia- su

■ 4 0:3818/0-941 '■■ - \ ' ^;: ^:

" ²" 2353U2

schützende Vorrichtung ein tauchbarer Elektromotor ist, da das Gehäuse des Motors nahezu perfekt geerdet ist. Eine solche Anordnung ist in der USA-Patentschrift Nr. 3 435 290 (von A.Ϊ. Lyman) "beschrieben. Die in dieser Patentschrift beschriebene. Blitzschutzvorrichtung ist außerhalb des Motors, angeordnet, was nachteilig ist, weil es ein gesondertes flüssigkeitsdichtes Gehäuse mit sorgfältig bearbeiteten Dichtungen erfordert, um ein Eindringen von Bohrlochflüssigkeit in die Blitzschutzvorrichtung zu verhindern. Eine derartige Konstruktion macht die Blitzschutzvorrichtung wegen des großen Gehäuses der Vorrichtung teurer. Auch ist.es schwierig, ein derartiges großes Vor— richtungsgehäuse nahe an einen Motor in einer Bohrloch- oder Brunnenschalung anzuordnen, weil die. Schalung im allgemeinen etwa 10,16 cm (4 inches) im Durchmesser mißt, und weil es notwendig ist, die Blitzschutzvorrichtung etwas im Abstand von dem Motor anzuordnen.

Ein weiterer Nachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß die Arbeiter die Blitzschutzvorrichtung möglicherweise fehlerhaft oder gar nicht installieren, was zum Ausfall des Motors führt.

Die erfindungsgemäße Blitz schutzvorrichtung vermeidet die erwähnten Nachteile, indem sie innerhalb des Motors angeordnet und direkt an dem untergetauchten Gehäuse des Motors geerdet ist. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß sowohl für Motor als auch Blitzschutzvorrichtung ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse verwendet wird. Auch das Risiko nicht ordnungsgemäßer Installierung wird dadurch vermieden, da die Blitzschutzvorrichtung bei der Herstellung des Motors eingebaut wird.

Die erfindungsgemäße Blitzschutzvorrichtung umfaßt ein geschlossenes Vorrichtungsgehäuse, das über das Motorgehäuse geerdet ist, wobei in dem Vorrichtungsgehäuse eine Elektrode und ein gas erzeugendes Material zur Löschung eines zwischen der Elektrode und dem Gehäuse erzeugten Lichtbogens

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untergebracht' sind. Das Gehäuse/der Blitzschutzvorrichtung bildet eine Kammer von genügend großem Volumen, um das während mehrerer Spannungsstöße erzeugte Gas aufzunehmen.

. ' /tiefen Gewöhnlich ist der Motor in einem Bohrloch angeordnet,

das üblicherweise 60,96 - 304,8 m (200 - 1000 feet) tief ist, und der Motor ist durch Leitungen an das Netz angeschlossen, deren Länge annäherend gleich der Tiefe des Bohrloches ist. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung liegt in der Erkenntnis, daß die große Länge der Netzleitungen den durch einen Blitzschlag erzeugten Stromstoß auf einen relativ kleinen Wert begrenzen, beispielsweise in der Größenordnung von 1000 A, und so die Verwendung einer Blitzschutzvorrichtung geringer Größe ; gestatten. Die kleine Blitzschutzvorrichtung kann bequem innerhalb des Motors angeordnet und über das Motorgehäuse geerdet werden. .

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung er- ' geben sich aus der folgenden Beschreibung und anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Figur 1 eine Querschnittsansicht eines Bohrloches oder Brunnens mit einer darin angeordneten Pumpe und einem Elektromotor, wobei der Motor mit erfindungsgemäßen Blitzschutzvorriehtungen ausgestattet ist; ι

Figur 2 eine Schaltskizze des elektrischen Strom- ; kreises für Motor und Blitzschutzvorrichtungen der Figur. 1» '-

Figur 5 eine Teilquerschnittsansicht des oberen End- ^! abschnittes des in Figur. 1 gezeigten Motors; ' .^;

Figur 4 eine Querschnittsansicht in der Ebene 4-4 i der Figur 3; I

Figur 5 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht in : der Ebene 5-5 der Figur 4» I

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Figur 6 eine Querschnittsansicht in der Ebene β-δ
der Figur 5» .

Figur 7 eine vergrößerte !Deilquerschnittsansicht in
der Ebene 7-7 der Figur 4;

Figur 8 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Blitzschutzvorrichtung;

Figur 9 eine Querschnittsansicht einer dritten Aus«
führungsform der Blitzschutzvorrichtungi und "

Figur 10 eine Querschnittsansicht einer vierten Aus- ,

führungsform der Blitzschutzvorrichtung. j

Figur 1 zeigt ein Bohrloch, beispielsweise einen j

Brunnen, der eine äußere Brunnenschalung 10 längs der gesamten !

Länge des Brunnens aufweist. Die vorliegende Erfindung eignet j

sich besonders gut für einen Brunnen mit einer ÜÜefe Von 60,96 in j

(200 feet) oder mehr. Der Brunnen ist bis zu einem Niveau H !

mit Wasser gefüllt. In dem. Brunnen befindet sich ein tauch-" L barer oder wasserdichter Elektromotor 16 und eine Pumpe 18«
Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Motor 16 unterhalb der
Pumpe 18 angeordnet, und Motor und Pumpe sind miteinander zu
einer Einheit verbunden. Die Pumpe 18 weist einen Einlaß (nicht

dargestellt)· auf, 'der mit seinem unteren Ende unterhalb des
Wasserspiegels 14 angeordnet ist, sowie einen Auslaß, der an
eine Druckrohrleitung 20 angeschlossen ist* Die Druckrohr*
leitung 20 erstreckt sich nach oben durch eine Druckrohrlei-* j tungsöffnung 22 in einem Deckel 12 zu einem (nicht dargestellten)] Verwendungsort.

Der Motor 16 treibt die Pumpe 18 an und wird aus einer
(nicht dargestellten) Quelle über eine elektrische Leitung 24, ! welche zu einem herkömmlichen Regelkasten 26 führt, mit elektri- j scher Energie versorgt. Von dem Regelkasten 26 erstreckt sich. | eine Leitung 28 nach unten durch einen Ausschnitt 30 in dem ^:

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Deckel 12 und endet genau unterhalb des Deckels. Die elektrische Verdrahtung von dem Ende der Leitung 28 zu dem Motor 16 bildet gewöhnlich ein Fallstrang 52, welcher eine flexible Kunststoff- oder Gummiisolierung aufweist. Das untere Ende des Fallstranges 32 endet in einem Teil 33 eines elektrischen Steckers, der seinerseits in einen Einsteckteil 35 des an dem Motor 16 montierten Steckers gesteckt ist.

Der Motor kann von dem Typ sein, wie er in der von E. J. Schaefer et al. am 6. Okt. 1971 eingereichten schwebenden USA-Patentanmeldung, Serien-Nr. 187 012, beschrieben ist, die an den Zessionar der vorliegenden Patentanmeldung übertragen wurde. Wie in "Figur 3 dargestellt ist, umfaßt der Motor 16 ein abgedichtetes Ständergehäuse 34 mit einem' Ständerhohlraum 37, der von einer äußeren Hülse 36 und einer inneren Auskleidung gebildet wird. Der Hohlraum 37 wird von zwei Abschlußringen 40 und 42 (Figur 1) abgeschlossen und enthält Ständerwicklungen 44, die eine Hauptwicklung 45, eine Anlaßwicklung 46 (Figur 2) und Lamellenbleche 48 umfassen. Die Ständerwicklungen 44 werden durch eine ' Vergußmasse 50 an ihrem Platz gehalten. Die Ab-.schlußringe 40 und 42 (Figur 1), die die Enden des'Hohlraums ' 37 abschließen, sind an die Hülse 36 und die Auskleidung 38 geschweißt. Der Motor 16 weist natürlich auch einen (nicht dargestellten) Läufer auf. Wie in Figur 3 dargestellt, ist der Einsteckteil 35 des elektrischen Steckers in einem Loch montiert, das in dem oberen Abschlußring 40 ausgebildet ist. Schraubenlöcher 52 (von denen nur eins dargestellt ist) sind in dem oberen Abschlußring 40 vorgesehen, um Schrauben aufzunehmen, die daran eine obere Abschlußmuffe (nicht dargestellt) befestigen

Ein Schaltbild des elektrischen Stromkreises für den Motor 16 ist in Figur 2 dargestellt. Bei diesem Beispiel ist ein Einphasenmotor dargestellt, selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung jedoch in verschiedene Motortypen eingo- · baut werden, wie beispielsweise Dreiphasenmotoren. Zwei Netzleitungen 54 und 56 mit "einem Potential von beispielsweise

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230 Volt zwischen sich "befinden sich in der Leitung 24 und sind in den Regelkasten'26 geführt, der- gestrichelt in Figur 2 eingezeichnet'ist. Drei lange Leitungen 58, 60 und 62, die in der Leitung 28 und in dem Pail strang 32 untergebracht sind, führen von dem Regelkasten 26 zu dem Steckerteil 33. Von der inneren Seite des Einsteckteils 35 des elektrischen Steckers in dem Ständerhohlraum 37 erstrecken sich Leitungen 64, 66 und 68 zu der Hauptwicklung 45 und der Anlaßwicklung 46. Das Motorgehäuse ist "bei 69 durch das Wasser in dem Brunnen geerdet.

Wie in Figur 2 dargestellt, sind erfindungsgemäß drei Blitzschutzvorrichtungen 70 in dem Motorgehäuse vorgesehen, von denen jede durch eine Kurz Schlußleitung 72 mit einer der Leitungen 64, 66 "bzw. 68 verbunden ist. Wie besser in den Figuren 4 und 5 dargestellt, weist ein Ende jeder der Kurzschlußleitungen 72 eine Klemme 74. auf, die an einen Polbolzen 78 an einer Blitzschutzvorrichtung 70 angeschlossen ist. Das andere Ende jeder der Kurzschlußleitungen 72 weist eine Klemme 76 auf, die an einen vorstehenden Polbolzen 80 an dem Einsteckteil 35 des Steckers angeschlossen ist.

Die Blitzschutzvorrichtungen 70 sind relativ klein, beispielsweise ohne Klemme etwa 12,7 mm (one half inch) im Durchmesser und 19,05 mm (three quarters of an inch) lang, und sie können daher innerhalb des Motors angeordnet werden, der gewöhnlich weniger als 101,6 mm (four inches) im Durchmesser mißt. Jede Blitzschutzvorrichtung 70 sitzt in ihrer eigenen Bohrung 82 (Figuren 4 und 5) in der ünterflache 84 (Figuren 3 bis 5) des oberen Abschlußringes 40.

¹ Wie deutlicher aus Figur 7 hervorgeht, umfaßt die Blitzschutzvorrichtung 70 ein Gehäuse 86, eine Elektrode 88 und eine lichtbogenlöschende, gaserzeugende Scheibe 90. Das Gehäuse 86 weist eine zweite Elektrode auf und besteht aus leitendem Metall. Die äußere Oberfläche des Gehäuses 86 der Blitzschutzvorrichtung 70 steht mit dem Rand der Bohrung 82

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mechanisch und elektrisch leitend in Berührung, um die BIitzschutzvorrichtung in dem Motorgehäuse 34 zu befestigen und an diesem zu erden. Um einen solchen Kontakt zu ermöglichen, ist das geschlossene Ende des Gehäuses 86 angewürgt und weist drei in. Längsrichtung verlaufende äußere Sicken 92 auf, die in den Figuren 5 und 6 dargestellt sind, und der Boden 94 des Gehäuses 86 weist eine geneigte Form ,auf, die der üblicherweise von der Schneidkante eines Bohrers erzeugten Form entspricht* ■ Das Gehäuse 86 bildet eine Kammer 96 (Figur T)* die dem nachfolgend beschriebenen Zweck dient* Das offene Ende des Gehäuses 86 ist bei 98 erweitert, und ein Ring 100, der dem Randteil eines Farbbüchsendeckels ähnlich, geformt ist und etwa S-förmigen Querschnitt aufweist, ist vorgesehen, um einen Isolierdeckel 102 für den. Verschluß des offenen Endes des Gehäuses zu halten» Eine Isolierdichtung 104 ist unterhalb des Isolierdeckels 102 vorgesehen und wird von dem Ring 100 umgriffen. Die gaS-eizeugende Scheibe 90 besteht bei diesem Beispiel aus Knouhenfaser (bone fiber), jedoch können auch andere Materialien, wie Methylmethacrylat,-' verwendet werden. Der Isolierdeckel ist in das Ende des Gehäuses 86 eingesetzt und wird durch einen Preßsitz oder Festsitz in dem Ring 100 gehalten* Auf diese Weise ist die Blitzschutzvorrichtung abgedichtet, was erforderlich ist, um die Vergußmasse 50 außerhalb der Kamme*? 96 zu halten.

In der Mitte des Isolierdeckels 102, der Isolierdichtung 104, bzw. der Scheibe 90 sind Bohrungen 106, 107 und 109 vorgesehen, durch die sich ein Schaft 108 der Elektrode erstreckt. Zwischen dem Isolierdeckel 102 und dem Schaft 108 ist vorzugsweise eine Übermaßpassung vorgesehen. Der Schaft 108 ist an seinem äußeren Ende kerbverzahnt und bildet dort den Polboizen 78, den die Klemme 74 aufnimmt:. Das innere Ende der Elektrode 88 weist einen vergrößerten, einstückig ausgebildeten Kopf Ho auf, der sich vom Schaft radial nach außen gegen das Gehäuse 86 hin, dieses aber nicht berührend, erstreckt. Die gaserzeugende Scheibe '90 ist*'zwischen dem Kopf

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der Elektrode 88 und dem Isolierdeckel 102 angeordnet. Die Teile des gas erzeugend en Materials 90 in unmittelbarer Nachbarschaft des Elektrodenkopfes 110 sind ausgenommen, wie bei 112 (Figur 7) angedeutet, um di& Konzentration des elektrischen Feldes an der Außenkante des Kopfes 110 infolge der hohen Dielektrizitätskonstanten des Materials der Scheibe 90 zu verringern und hierdurch einen besser reproduzierbaren Wert für die Überschlags- . spannung oder Durchbruchsspannung zu schaffen. Die lichte Weite des zwischen der Außenkante des Kopfes 110 und der Innenfläche des Gehäuses 86 gebildeten Spaltes 113 beträgt beispielsweise für einen 230 V-Motor etwa 0,127 cm (.050 inch). So. ein Spalt hält 1750 7_Qf£ *aus, die bei der Potentialprüfung der Wicklungen angelegt werden, bricht jedoch zusammen oder schlägt über bei Spannungsstößen von mehr als etwa 4000 V.

! Eine andere Ausführungsform der Blitzschutzvorrichtung

j ' ist in Figur 8 dargestellt, trägt das Bezugszeichen 120 und ! ist insgesamt ähnlich wie die in Figur 7 dargestellte Blitzj schutzvorrichtung ausgebildet mit der Ausnahme, daß die Außenj kante 122 des Gehäuses ,124 über einen Deckel 126 und eine ! Dichtung 128 nach innen gebogen ist. Der Deckel 126 und die ι Dichtung 128 sind zwischen der nach innen gebogenen Außenkante 122 und einem Absatz 130 in dem Gehäuse eingeklemmt. Die Blitzschutzvorrichtung umfaßt eine Elektrode 132, die insgesamt der in Figur 6 gezeigten Elektrode 88 ähnlich ist, sich von dieser jedoch darin unterscheidet, daß ihr Schaft 134 einen mittleren Abschnitt 135 aufweist, der genau oberhalb des Deckels 126 abgesetzt oder leicht verbreitert ist, um den Deckel 126, die Dichtung 128 und eine lichtbogenlöschende Scheibe 136 zwischen dem Abschnitt 135 und einem verbreiterten Kopf 138 der Elektrode zu haltern. Die übrige Konstruktion entspricht der der in den Figuren 4 bis 7 gezeigten Blitzschutzvorrichtung.

Eine weitere Ausführungsform der Blitzschutzvorrichtung ist in Figur 9 dargestellt. -Die Blitzschutzvorrichtung

MvoltsHMS) _409818/0945

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140 weist ein Gehäuse, gaserzeugendes Material, Dichtung, Abschlußring und Deckel, wie in Figur 7 auf, die daher mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Blitzschutzvorrichtung 140 umfaßt eine Elektrode 141 mit einem verbreiterten Kopf 142 und einem Schaft 146. Die Elektrode 141 unterscheidet sich von den Elektroden 88 und 132 darin, daß der Elektrodenkopf 142 nicht einstückig mit dem Schaft 146 ausgebildet ist, sondern eine gesonderte Scheibe bildet. Ein mittlerer Abschnitt 147, der an dem Schaft 146 ausgebildet ist, hat größeren Durchmesser als der übrige Teil des Schaftes, und der Deckel 102, die Dichtung 104, die gaserzeugende Scheibe 90 und der Kopf 142 werden zwischen dem mittleren Abschnitt 147 und dem überbördelten inneren Ende 148 des Schaftes 146 gehaltert.

Eine weitere Ausführungsform der Blitzschutzvörrichtung ist in Figur 10 dargestellt. Die Blitzschutzvorrichtung 150 umfaßt eine Elektrode 152, eine gaserzeugende Scheibe 154 und einen Deckel 156. Es ist jedoch kein getrenntes Gehäuse vorgesehen; da der Rand einer Bohrung 158 in einem, Abschlußring 160 ein Gehäuse für die Blitzschutzvorrichtung bildet. Der Rand der Bohrung 158 bildet auch die- zweite Elektrode für die Blitzschutzvorrichtung. Eine O-Ring-Dichtung 162 ist ^ ~ zwischen der Bohrung 158 und dem Deckel 156 vorgesehen, um den Deckel gegenüber der Bohrung abzudichten. _

Die Blitzschutzvorrichtungen der Figuren 7 bis 10 sind alle vom Typ der Löschrohrabieiter, und ihre Arbeitsweise wird im folgenden anhand der in Figur 7 dargestellten Konstruktion beschrieben. Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, wird ein durch einen Blitz in den Netzleitungen 54 und 56 induzierter Stromstoß über die Leitungen 58, 60 und 62 nach unten, durch die Steckerteile 33 und 35, die Leitungen 64, 66 und 68, und die Kurzschlußleitungen 72 zu den Blitzschutzvorrichtungen 70 geleitet. Der Spannungsstoß verursacht einen Überschlag an den Spalten 113 der Blitzschutzvorrichtungen und schließt auf diese Weise die Netzleitungen mit dem Motorgehäuse 34 und damit der

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Erde kurz. Die Blitzschutzvorrichtungen 70 legen den Spannungsstoi3 an Erde bevor die Wicklungen 45 und 46- oder die Motorisolierung zerstört werden. Wie oben erwähnt, wird für einen 230 V-Motor ein Spalt 113 zwischen dem Kopf 110 und dem Gehäuse 86 von etwa 0,127 cm (.050 inches) bevorzugt, wobei die Größe des Spaltes so ausgewählt ist, daß die Blitzschutzvorrichtung eine Belastung von 1750" ^v _f^ bei der Potentialprüfung standhalten kann, Jedoch überschlägt oder zusammenbricht, wenn ein Spannungsstoß von mehr als 4000 V Spitzenwert auftritt.

Liegt beispielsweise ein 230 V-Motor an Netz und tritt ein durch Blitzschlag verursachter Spannungsstoß auf, so nimmt die Blitzschutzvorrichtung den anfänglichen Spannungsstoß auf. Nach diesem Spannungsstoß gibt es einen nachfolgenden Netzstrom, der von der 230 V-Leitungsspannung^herrührt. Dieser nachfolgende Netzstrom muß auf einen Wert von etwa 1000 A_eff (1000 amperes (JRMS)) oder 1440 A Scheitelwert (1440 amperes (peak)) begrenzt werden, welcher Wert allgemein die maximale Stromkapazität der Blitzschutzvorrichtung darstellt. Brechen beide Blitzschutzvorrichtungen zusammen, so fließt der Strom (vgl. Figur 2) von einer Leitung durch eine BIitzsohutzvorrichtung zu dem Gehäuse durch die andere Blitzschutzvorrichtung und zu der anderen Leitung, so daß die Netzspannung von 230 V an diesem Kreis anliegt. Jede Blitzschutzvorrichtung hat einen^/Spannungsabfall von etwa 50 V, so daß an beiden Blitzschutzvorrichtungen ein Gesamtspannungsabfall von 100 V stattfindet..

Im folgenden wird die Berechnung der Mindestbohrlochtiefe widergegeben, für welche die 230 V-Anordnung, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, verwendet werden kann.

j (1) Die Spitzennetzspannung beträgt 230 · VTV = 325 V;

j Unter Vernachlässigung anderer Spannungsabfälle ergibt sich j folgende Gleichung: - ■ ■

! - ■ . 4 09818/094 5

Einsetzen τοη (1) in (2) ergibt:

^BBlitzselmtzvorrichtungen ^{+ E}Fallstrang ^{= 525 V;}

j (4) Für zwei/ in Serie geschaltete Blitzsehutzvorrichtungen hat
^!!^schutzvorrichtungen ^{einen ¥ert von 10}° ^Vj ..

'. " Einsetzen des Wertes aus (4) in Gleichung (3) und Auflösen

^nach ^allstrang ergibt: .

j (5)%_llatrang=325.T-100T_i
Ferner ist:

JPallstrang. ^{= I}Sclieitelwert ' ^REallstrang^;

Ferner ist: \ · ί

= ^r ' ^1000: . . j

wotei Ii die Gesamtlänge der zu dem Motor hin und von dem i

Motor wegführenden Leitungen in dem Fallsträng in feet ist» ■

oder ■ " -■■-".. j

^Rlallstrang = ^r ' \

wobei L die Gesamtlänge der zu dem Motor hin und von dem* ;

Motor wegführenden Leitungen in dem-Fallstrang in m ist; '

j Für eine 230 V-Anlage ergibt sich: - j

(9) L = 2 · Bohrlochtiefe;

wobei ! ■ . - ■ !

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: " ¹²~ 2353 U 2

für das Rechnen mit Gleichung (8a) die Bohrloehtiefe in feet eingesetzt wird und r der Widerstand pro 1000 feet Leitung in Ohm ist, oder -

für das Rechnen mit Gleichung (8) die Bohrloehtiefe in m einzusetzen ist und r der Widerstand pro 100 m Leitung in Ohm ist; .

für einen Kupferdraht Nr. 14 ist:
(10a) r β 2,58J2; oder
(10) r = 0,846X1;

Einsetzen der Werte aus (5), (7), (8a), (9a) und (10a) in Gleichung (6) ergibt:

(λλ \ οοκ ν 1440 A ' 2,5811 · 2 · Bohrloehtiefe (feet). Vi iay d.tLo ν - - 1000 '

Auflösen nach der Bohrloehtiefe ergibt: (12a) Bohrloehtiefe =

Bohrlochtiefe s? 3o ft.;

ι oder ' " - '".-.-

j Einsetzen der Werte aus (5), (7), (8), (9.) und (10) in !

Gleichung (6) ergibt: ι

(11) 225 V = U40 A »0,846X1 · 2 «. Bohrlochtiefe (m). .

_ . 100 '■ ;

Auflösen nach der Bohrlochtiefe ergibt: :

(12) Bohrlochtiefe = \ ί

Auflösen der Gleichung (8a) nach R unter Verwendung der Werte (9a), (10a) und (12a) ergibt:

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, Bohrlochtiefe S? 9,23 m; ι

- ¹⁵~ ' 2353H2

s-n _ r · 2 « BohrloohtiefeCfeet).

/^Jl - ToSÖ ' ' ■».-■■

τ?- 2,58Λ · 2 . 30 .
~ " 1000 '

R 2
oder

Auflösen der Gleichung (8) nach,..R unter Einsetzen der
Werte aus (9), (10) und (12) ergibt:

-D r · 2 ■ Bohrlochtiefe(m).
it = ^5— ■ »

- 0^846X1 τ 2 » 9,23 . -

R =

.

Wie aus der oMgen Rechnung hervorgeht, begrenzen der Widerstand des die Leitungen 58 oder 60 und 62 enthaltenden langen

j Pallstranges 32 und der konstante 50 Y-Spannungsahfall an ^:

j jeder Blitzschutzvorrichtung den nachfolgenden Netz strom'auf ;

J 1000 A oder weniger, wodurch die Verwendung der "beschriebenen ■

kleinen Blitzschutzvorrichtung vom abgedichteten Löschrohral)- ■

leitertyp möglich wird. Pur verschiedene für den Eallstrang ■

verwendete Leitungsgrößen"oder -typen variiert die Mindest- !

länge des 3?allstranges entsprechend der obigen Berechnung mit ;

dem Widerstand"pro 100 m (1000 feet) Leitung. Die oMge Be- ;

rechnung kann für andere Anordnungstypen abgeändert werden. j

Der. nachfolgende -Netzstrom begrenzter Amperezahl |

wird unterbrochen, da die Hitze des Lichtbogens in dem Spalt !

113 bewirkt, daß die lichtbogenlöschende Seheibe 90 Gas er- ]

zeugt, das turbulent in den Spalt" 113 ausgestoßen wird. Diese J

Turbulenz kühlt die ionisierten Gase in dem Spalt und unter- ;

bricht auf diese Weise den Lichtbogen beim nächsten Nulldurch- \

gang der Weehselstrom-Netzleistung. Danach wird der Motor normal ;

weiterbetrieben. '· ί |

409818/0945 '.

Die Größe der Kammer 96 der Blitzschutzvorrichtung ist groß genug bemessen, um die Gaserzeugung für eine Mehrzahl von Blitzschlägen unterzubringen, ohne daß der Druck darin zu groß wird. Ein Kammervolumen von etwa 1,64 cm (one tenth of a cubic inch) wurde als zufriedenstellend für mindestens 10 Blitzschläge einschließlich der nachfolgenden Netzströme befunden*

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Claims

23531Λ2 ¹⁵ " 21 Okt. 1973

829/73

PAIEITAISPRtiC HE

S Ma J Elüssigkeitsdichterj, in einem tiefen Bohrloch mit einer Txefe von wenigstens, 9„23 m (30 feet) untergetauchter Elaktromotor mit. einem durch die Flüssigkeit in dem Bohrloch geerdeten

Gehäuse, in dem Gehäuse untergebrachten Wicklungen, mit den ; Wicklungen verbundenen Netzleitungen, und wenigstens einer Blitzschutzvorrichtung, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Blitzschutzvorrichtung (70) innerhalb des Motors (16) montiert ist und eine erste Elektrode (110) umfaßt, die mit einer der Netzleitungen (64, 66, 68) verbunden ist, sowie eine zweite Elektrode (86), die mit dem Gehäuse (34) verbunden ist und über das Gehäuse an der Eohrlochflüssigkeit geerdet ist. .
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blitzschutzvorrichtung (70) klein und vom Iosehrohrableitertyp ist und eine abgedichtete, gas aufnehmende Kammer (96) aufweist.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, -daß die zweite Elektrode (86) von einem Gehäuse gebildet wird, das die erste Elektrode (110) umschließt«

■409818/0945.
4. Motor nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, | daß die zweite Elektrode von einem Seil (160) des Gehäuses j gebildet wird, der eine darin ausgebildete Bohrung (158) aufweist, die die erste Elektrode aufnimmt. ι
5. Motor nach Anspruch 2, bei welchem die Ifetzleitungen j relativ lang sind und sich von den Wicklungen zu dem oberen , Rand des Bohrloches erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß.

die langen Netzleitungen (64, 66, 68) sowie die Blitzschutzvorrichtung einen ausreichenden Widerstand haben, um den nachfolgenden Netzstrom auf 1000 A oder weniger zu begrenzen, wobei die Kammer (96) ein Volumen in der Größenordnung von 1,64 cm (one tenth of a cubic inch.) hat.
6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ^! die Blitzschutzvorrichtung einen konstanten Spannungsabfall j von wenigstens 50 V bei einem Gesamtwiderstand der langen | Netzleitungen (64, 66, 68) von mindestens Ο,155Λ aufweist. I
7. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse eine Bohrung (82) aufweist, wobei die Blitzschutzvorrichtung (70) ein in die Öffnung mit Preßsitz eingesetztes Gehäuse (86) aufweist, um die Blitzschutzvorrichtung zu verankern und eine elektrisch leitende Verbindung \ herzustellen. - j

■ ■_.-. ' i
8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse einen Abschlußring (40) aufweist, in welohem sich die Bohrung (82) für die Blitzschutzvorrichtung (70) befindet.
9. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Ständerhohlraum (37) für die Wicklung und die Vergußmasse (50) aufweist, und daß die Blitzschutzvorrichtung in dem Ständerhohlraum angeordnet und gegen-das Sindringen von Vergußmasse abgedichtet ist«

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"■-."- ^1?- 2353H2
10. . Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blitzschutzvorrichtung in der Kammer (96) ein gaserzeugendes Material aufweist.
j 11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (96) ein Volumen aufweist, das genügt, um das von einer Vielzahl von durch Blitzschläge verursachten lichfbogen erzeugte Gas aufzunehmen.
12. Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die. Kammer (96) ein Volumen von etwa 1,64 cm (one-tenth of a cubic inch) hat.

4Q&81870945