DE2433045A1 - Liquid filled electric motor - is pressure-proof and water-tight for under water operation - Google Patents

Liquid filled electric motor - is pressure-proof and water-tight for under water operation

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Abstract

The motor has a chamber above the sealing arrangement filled with water for pressure equalising and lubricating of the motor shaft. The shaft extends through the enclosure and holds a rotating slip-ring (8) which slips against a non-rotating slipring (16) fixed to the enclosure and forms a seal. The non-rotating slipring (16) is connected to the enclosure by means of a rubber support membrane (6) with its outer circumference and to the shaft via slipring (16) so that there is a passage (23) for water between the gliding surfaces. The slip rings are arranged to part from one another during motion due to pressures set up in the chamber by overwinding the spring mounted inside the sealing chamber.

Description

Flüssigkeitsgefüllter, elektrischer Unterwassermotor.Liquid-filled, electric submersible motor.

Die Erfindung betrifft einen zur Unterwassermontage eingerichteten Elektromotor von der Art, die ein geschlossenes Gehäuse hat, in dem eine Wassermenge zum Schmieren der Lager der Motorwelle eingeschlossen ist, welche Motorwelle sich durch eine Gehäusewand erstreckt, und die bei dieser mit einer aus einem mit der Gehäusewand verbundenen, nicht-rotierenden Gleitring und einem mit der Motorwelle verbundenen, rotierenden Gleitring bestehenden Wellendichtung versehen ist, welche Gleitringe mit an einander anliegenden, radialen Gleitflächen versehen sind.The invention relates to a set up for underwater mounting Electric motor of the type that has a closed housing in which a quantity of water for lubricating the bearings of the motor shaft is included which motor shaft is extends through a housing wall, and in this with one of one with the Housing wall connected, non-rotating sliding ring and one with the motor shaft connected, rotating slide ring existing shaft seal is provided, which Sliding rings are provided with abutting, radial sliding surfaces.

Bei flüssigkeitsgefüllten Unterwassermotoren ist man bestrebt, einen Austausch der Füllflüssigkeit mit den Umgebung weitgehen zu verhindern. Zu diesem Zweck wird eine Wand des Motors beweglicn ausgeführt, z.B. als Gummimembran, um für den Volumenausgleich bei Erwärmung bzw. Abkühlung der Füllflüssigkeit zu sorgen. Wie die Praxis zeigt, sind derartige Ausgleichselemente jedoch durch Druckdifferenzen zwischen Motorraum und Umgebung gefährdet.In the case of liquid-filled underwater motors, the aim is to have a To largely prevent exchange of the filling liquid with the environment. To this Purpose, a wall of the motor is made movable, e.g. as a rubber membrane to to ensure volume compensation when the filling liquid is heated or cooled. As practice shows, such compensating elements are due to pressure differences between the engine compartment and the environment at risk.

Zum Schutz des Ausgleichselementes gegen Beschädigungen kann der Motor mit einer Drucksicherung versehen werden, die an verschiedenen Stellen des Motors eingebaut werden können. Als Drucksicherungen wird ein federbelastetes Ventil benutzt. Da zwischen Ventilkörper und Sitz keine Relativbewegung stattfindet, können sich bei der Schliessbewegung des Ventils Fremdkörper zwischen den Dichtflächen festklemmen, so dass durch das nicht ganz geschlossene Ventil eine Verbindung zwischen Motorraum und Umgebung mit unerwünschtem Flussigkeitsaustausch geschaffen wird.To protect the compensation element against damage, the motor be provided with a pressure fuse at various points on the engine can be installed. A spring-loaded valve is used as pressure protection. Since there is no relative movement between the valve body and seat, When the valve closes, foreign bodies get stuck between the sealing surfaces, so that a connection between the engine compartment through the valve that is not completely closed and environment with undesired fluid exchange is created.

Der Zweck der Erfindung ist, eine Drucksicherung des Motors zu schaffen, die nicht durch besondere Bauelemente, sondern ein bereits vorhandenes Maschinenelement bewirkt wird und den genannten Nachteil nicht besitzt.The purpose of the invention is to create a pressure protection of the engine, not through special components, but an already existing machine element is effected and does not have the disadvantage mentioned.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Gleitringdichtung so gestaltet dass der nicht-rotierende Gleitring mit dem Gehäuse durch ein Tragorgan verbunden ist, das dazu eingerichtet ist, vom Druck im Gehäuse beeinflusst und unter Uberwindung eines federnden Widerstands von diesem Druck so bewegt zu werden, dass der nicht-rotierende Gleitring vom rotierenden Gleitring weggeführt wird, wobei der nicht-rotierende Gleitring und das Tragorgan so ausgestaltet und angebracht sind, dass der durch die Bewegung des Gleitringes hervorgebrachte Spalt zwischen den Gleitflächen den Raum im Elektromotor mit dem Raum ausserhalb desselben verbindet.The mechanical seal is designed to solve this problem that the non-rotating sliding ring is connected to the housing by a support element, which is set up, influenced by the pressure in the housing and under overcoming a resilient resistance to be moved by this pressure so that the non-rotating The sliding ring is guided away from the rotating sliding ring, the non-rotating Sliding ring and the support member are designed and attached so that the through the movement of the sliding ring produced the gap between the sliding surfaces Connects space in the electric motor with the space outside it.

Nach der Konstruktion infolge der Erfindung wirkt die Dichtung als Uberdruckventil. Tritt im abzudichtenden Raum ein Druck auf, der die Membran gegen die Federkraft verschiebt, so öffnet sich der Dichtspalt und der Uberdruck wird abgebaut. In dem radial liegenden Dichtspalt wird Flüssigkeit nach aussen gefördert, die im nachgeschalteten Raum einen von den Betriebsbedingungen der Dichtung abhängigen Druck aufbaut. Die axiale Gleitringdichtung kann daher auch als Zentrifugalpumpe verstanden werden.After being constructed as a result of the invention, the seal acts as a Pressure relief valve. If pressure occurs in the space to be sealed, the membrane counteracts it the spring force shifts, so the sealing gap opens and the overpressure is reduced. In the radial sealing gap, liquid is conveyed to the outside, which in the downstream room depend on the operating conditions of the seal Pressure builds up. The axial mechanical seal can therefore also be used as a centrifugal pump be understood.

Eine axiale Gleitringdichtung, bei der das Wasser der Umgebung am kleineren Durchmesser des Dichtspaltes ansteht und deren ruhender Gleitring über eine bewegliche gegen eine Feder abgestützte Tragorgan mit dem Gehäuse verbunden ist, wirkt als Uberdrucksicherung des Motors durch den in beiden Richtungen möglichen Flüssigkeitstransport, wobei eine ständige Auf-Stellung der Sicherung durch die Relativbewegung der Dichtflächen ausgeschlossen ist.An axial mechanical seal, in which the water of the environment at smaller diameter of the sealing gap is present and its stationary sliding ring over a movable support member supported against a spring is connected to the housing acts as overpressure protection of the motor through the possible in both directions Liquid transport, with a permanent up-setting of the fuse by the Relative movement of the sealing surfaces is excluded.

Das Tragorgan des Gleitringes kann infolge der Erfindung zweckmässig eine Membran sein, vorzugsweise aus Gummi oder Kunststoff, die beim Umkreis mit dem Gehäuse verbunden ist, und bei der Welle so mit dem Gleitring verbunden ist, dass eine Passage für Wasser zwischen dem Spalt zwischen den Gleitflächen und der vom Gleitring wegkehrenden Oberfläche der Membran gebildet ist.The support member of the sliding ring can expediently as a result of the invention be a membrane, preferably made of rubber or plastic, with the circumference is connected to the housing, and is connected to the sliding ring on the shaft, that a passage for water between the gap between the sliding surfaces and the from the sliding ring facing away surface of the membrane is formed.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand-der Zeichnung erklärt, wo Fig. 1 einen Teil von Fig. 2 im grossen Masstab, Fig. 2 eine Seitenansicht des obersten Teiles eines Elektromotors infolge der Erfindung, im Schnitt, und Fig. 3 eine Seitenansicht des untersten Teiles des Motors, im Schnitt zeigt.In the following the invention is explained with reference to the drawing, where Fig. 1 shows a part of FIG. 2 on a large scale, FIG. 2 shows a side view of the top one Part of an electric motor as a result of the invention, in section, and FIG. 3 is a side view of the lowest part of the engine, shows in section.

Der Elektromotor ist in zwei Figuren gezeigt, die durch die strichpunktiert Linie a-a in Fig. 2 und 3 geteilt sind. Der Elektromotor hat ein ganz geschlossenes Gehäuse 1, das eine Wassermenge zum Schmieren der Lager der Motorwelle 2 enthält, welche Motorwelle oben einen geriefelten zur Verbindung mit einer Pumpewelle eingerichteten Teil 2a aufweist. Der Motor wird hauptsächlich in senkrechter Stellung in einem Bohrloch verwendet, welche Stellung in den Figuren gezeigt ist.The electric motor is shown in two figures, which are indicated by the dash-dotted lines Line a-a in Figs. 2 and 3 are divided. The electric motor is completely closed Housing 1, which contains a quantity of water for lubricating the bearings of the motor shaft 2, which motor shaft set up a fluted for connection to a pump shaft Part 2a has. The engine is mainly in a vertical position in one Borehole used, which position is shown in the figures.

Oben weist das Gehäuse 1 eine in die obere Wand 4 des Gehäuses mündende Bohrung 3 auf,in der ein zylindrischer Teil 5 einer aus z.B.At the top, the housing 1 has an opening into the upper wall 4 of the housing Bore 3 in which a cylindrical part 5 is made of e.g.

Gummi oder Kunststoff hergestellten Membran 6 gelagert ist. Die Membran bildet somit einen Teil der Gehäusewand und schliesst die Wand zwischen dem Gehäuse und dem Raum 7, welcher Raum mit anderen Räumen in dem Motorgehäuse verbunden ist, in denen eine Flüssigkeitsmenge vorhanden ist, die durch die verschiedenen Räume zirkulieren kann, so wie es durch die Pfeile angedeutet ist.Rubber or plastic made membrane 6 is mounted. The membrane thus forms part of the housing wall and closes the wall between the housing and the space 7, which space is connected to other spaces in the motor housing, in which there is an amount of liquid that passes through the various spaces can circulate, as indicated by the arrows.

Bei der Hauswand 4 ist eine aus einem rotierenden Gleitring 8 und einem stillstehenden Gleitring 16 bestehende Wellendichtung angebracht. Der rotierende Gleitring 8 ist in einem Tragorgan befestigt, das durch ein Halteorgan lo steif mit der Welle 2 verbunden ist. In einer Rille 11 im Tragorgan 9 ist ein O-Ring 12 aus elastischem Material gelagert.In the house wall 4 is one of a rotating sliding ring 8 and a stationary slide ring 16 attached existing shaft seal. The rotating one Sliding ring 8 is fastened in a support member which is loosely stiff by a holding member is connected to the shaft 2. An O-ring 12 is located in a groove 11 in the support member 9 stored from elastic material.

Die Membran 6 hat einen Nabenteil 13, in den ein rohrförmiger Teil 14 eines Halteorgans 15 für den Gleitring 16 eingelagert ist, dessen radiale Endflächen an die radiale Gleitfläche des Gleitringes 8 anliegt.The membrane 6 has a hub part 13 into which a tubular part 14 of a holding member 15 for the sliding ring 16 is incorporated, the radial end surfaces of which against the radial sliding surface of the sliding ring 8.

Um den Nabenteil 13 herum hat die Membran einen Ansatz 17, an den ein nach innen kehrender Flansch auf ein rohrförmigen Organ 18 anliegt. Die obere Seite des nach innen kehrenden Flansches bildet eine Anlage für das untere Ende einer Schraubenfeder 19, deren oberes Ende an ein schalenförmiges Organ 20 mit einem nach aussen kehrenden Flansch 21 anliegt, welcher Flansch mittels des Gewindes einer rohrförmigen Verlängerung 22 des Organs 20 gegen die obere Seite des Randteiles der Membran 6 gedrückt wird.To the hub part 13 around the membrane has a projection 17 to which an inward facing flange rests on a tubular member 18. The upper Side of the inward facing flange forms an attachment for the lower end a coil spring 19, the upper end of which is attached to a shell-shaped member 20 with a outwardly facing flange 21 rests, which flange by means of the thread a tubular extension 22 of the organ 20 against the upper side of the edge part the membrane 6 is pressed.

Zwischen dem nicht-rotierenden Gleitring 16 und der Welle 2 und dem Nabenteil 13 und der Welle gibt es einen Spielraum 23, der den Spalt zwischen den Gleitflächen der zwei Gleitringe 8, 16 mit dem Raum des schalenförmigen Organs 20 verbindet, welcher Raum durch nicht-gezeigte Offnungen mit dem Raum ausserhalb des Motorgehäuses verbunden ist.Between the non-rotating seal ring 16 and the shaft 2 and the Hub part 13 and the shaft there is a clearance 23 that the gap between the Sliding surfaces of the two sliding rings 8, 16 with the space of the shell-shaped organ 20 connects which room through non-shown openings with the room outside the Motor housing is connected.

Unter normalen Betriebsverhältnissen gleiten die Gleitflächen der Ringe 8, 16 auf einander, und der Raum 7 im Gehäuse ist somit gegenüber der Umgebung abgedichtet. Falls im Motorgehäuse Wasser fehlt, kann der Spalt zwischen den zwei Gleitflächen der Ringe 8, 16 als Zentrifugalpumpe fungieren, und Wasser aus der Umgebung des Motors lurch den Raum des Organs 2c und den Spalt 23 in den Raum 7 zur Supplierung der Wassermenge führen.Under normal operating conditions, the sliding surfaces of the Rings 8, 16 on top of each other, and the space 7 in the housing is thus opposite to the environment sealed. If there is a lack of water in the motor housing, the gap between the two Sliding surfaces of the rings 8, 16 act as a centrifugal pump, and water from the Environment of the engine through the space of the organ 2c and the gap 23 in the space 7 lead to the supplementation of the amount of water.

Falls aus irgeneinem Grund ein Druck im Gehäuse entsteht, der grösser ist als der Druck der Umgebung zuzüglich des Drucks der Feder 19, wird der Druck im Raum 7 auf die Unterseite der Membran 6 drücken und dadurch den Gleitring 16 vom Gleitring 8 wegheben, so dass ein Spalt zwischen den Gleitflächen gebildet wird, und dadurch kann Wasser oder Luft zwischen den Spalt 23 zur Umgebung entweichen. Der O-Ring 12 gibt Dichtigkeit für den Gleitring 8.If for any reason there is pressure in the housing, the greater is than the pressure of the environment plus the pressure of the spring 19, the pressure becomes Press in space 7 on the underside of membrane 6 and thereby slide ring 16 lift away from sliding ring 8 so that a gap is formed between the sliding surfaces, and thereby water or air can escape between the gap 23 to the environment. The O-ring 12 provides a seal for the sliding ring 8.

Claims (3)

P a t e n t a n s p r ü ifi c h e.P a t e n t a n s p r ü ifi c h e. 1. Zur Unterwassermontage eingerichteter Elektromotor von der Art, ie ein geschlossenes Gehäuse (1) hat, in dem eine Wassermenge zum Schmieren der Lager der Motorwelle (2) eingeschlossen ist, welche Motorwelle sich durch eine Gehäusewand (4) erstreckt, und die bei dieser mit einer aus einem mit der Gehäusewand (4) verbundenen, nicht-rotierenden Gleitring (16) und einem mit der Motorwelle (2) verbundenen, rotierenden Gleitring (8) bestehenden Wellendichtung versehen ist, welche Gleitring mit an einander anliegenden, radialen Gleitflächen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-rotierende Gleitring (16) mit dem Gehäuse (1) durch' ein Tragorgan (6) verbunden ist, das dazu eingerichtet ist, vom Druck im Gehäuse beeinflusst und unter Uberwindung eines federnden Widerstands (1) von diesem Druck so bewegt zu werden, dass der nicht-rtierende Gleitring (16) vom rotierenden Gleitring (8) weggeführt wird, wobei der nicht-rotierende Gleitring (16)?und das Tragorgan (6) so ausgestaltet und angebracht sind, dass der durch die Bewegung des Gleitringes (16) hervorgebrachte Spalt zwischen den Gleitflächen den Raum (7) im Elektromotor mit dem Raum ausserhalb desselben verbindet.1. Electric motor set up for underwater installation of the type ie has a closed housing (1) in which a quantity of water is used to lubricate the Enclosed bearing of the motor shaft (2), which motor shaft extends through a housing wall (4) extends, and in this with one of a connected to the housing wall (4), non-rotating sliding ring (16) and a rotating one connected to the motor shaft (2) Sliding ring (8) existing shaft seal is provided, which sliding ring with on each other adjacent, radial sliding surfaces are provided, characterized in that the non-rotating sliding ring (16) connected to the housing (1) by 'a support member (6) which is set up to be influenced by the pressure in the housing and under overcoming a resilient resistance (1) to be moved by this pressure so that the non-rotating Sliding ring (16) is guided away from the rotating sliding ring (8), the non-rotating Sliding ring (16)? And the support member (6) are designed and attached so that the Gap created by the movement of the sliding ring (16) between the sliding surfaces the space (7) in the electric motor connects with the space outside the same. 2. Motor infolge Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragorgan eine Membran (6), vorzugsweise aus Gummi oder Kunststoff, ist, die beim Umkreis mit dem Gehäuse verbunden ist, und bei der Welle (2) mit dem Gleitring (16) so verbunden ist, dass eine Passage (23) für Wasser zwischen den Gleitflächen und der vom Gleitring (16) wegkehrenden Oberfläche der Membran (6) gebildet ist.2. Motor as a result of claim 1, characterized in that the support member a membrane (6), preferably made of rubber or plastic, is attached to the perimeter is connected to the housing, and so connected to the shaft (2) with the sliding ring (16) is that a passage (23) for water between the sliding surfaces and that of the sliding ring (16) facing away surface of the membrane (6) is formed. 3. Motor infolge Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass der Randteil der Membran (6) gegen eine Fläche des Gehäuses mittels eines schalenförmigen Organs (20) gespannt ist, durch dessen Boden sich die Motorwelle (2) erstreckt, und an dessen Boden das eine Ende einer Schraubenfeder (19) anliegt, deren anderes Ende an einem Ansatz (17) auf der Membran ausserhalb eines Nabenteils (13) anliegt, der vom Gleitring (16) wegragt und einen darin eingelagerten rohrförmigen Teil (14) eines Tragorgans (15) für den Gleitring (16') enthält, wobei es ein Spielraum (23) zwischen dem dem Gleitring (16) und der Welle (2) und zwischen dem Nabenteil (13) und der Welle (2) gibt, und das Raum im schalenförmigen Organ mit dem Raum ausserhalb des Motors verbunden ist.3. Motor as a result of claims 1-2, characterized in that the edge part the membrane (6) against a surface of the housing by means of a cup-shaped organ (20) is tensioned, through the bottom of which the motor shaft (2) extends, and on the bottom of which rests one end of a helical spring (19), the other end of which rests against a projection (17) on the membrane outside a hub part (13) which protrudes from the sliding ring (16) and a tubular part (14) embedded therein a support member (15) for the sliding ring (16 '), wherein there is a clearance (23) between the the sliding ring (16) and the shaft (2) and between the Hub part (13) and the shaft (2) there, and the space in the shell-shaped organ with connected to the space outside the engine. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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