DE2433045C2 - Sealing arrangement for the shaft of an electric motor set up for underwater installation - Google Patents

Sealing arrangement for the shaft of an electric motor set up for underwater installation

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DE2433045C2 DE19742433045 DE2433045A DE2433045C2 DE 2433045 C2 DE2433045 C2 DE 2433045C2 DE 19742433045 DE19742433045 DE 19742433045 DE 2433045 A DE2433045 A DE 2433045A DE 2433045 C2 DE2433045 C2 DE 2433045C2
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Description

5555

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a sealing arrangement according to the preamble of claim 1.

Bei flüssigkeitsgefüllten Unterwassermotoren ist man bestrebt, einen Austausch der Füllflüssigkeit mit der Umgebung zu verhindern. Selbst wenn man den rotierenden und den feststehenden Gleitring mit einer Feder fest gegeneinander vespannt, wie es beispielsweise in der DE'AS 14 53 725 beschrieben und dargestellt ist, läßt sich nicht sicher vermeiden, daß etwa bei Druckstößen auf die Welle oder bei relativ hohen Temperaturdifferenzen zwischen der Umgebung und dem Motorinnenraum eine Trennung der Gleitringe auftritt mit der Folge, daß sich der Lagerspalt öffnet und daß durch den Lagepalt Umgebungsflussigkeit mit Verschmutzungen in das Lager und schließlich in das Motorgehäuse gelangen kann.With liquid-filled underwater motors you are endeavors to prevent an exchange of the filling liquid with the environment. Even if you have the rotating and the stationary seal ring is firmly clamped against one another with a spring, as is the case, for example, in FIG DE'AS 14 53 725 is described and shown, it cannot be reliably avoided that, for example, in the event of pressure surges on the shaft or in the event of relatively high temperature differences between the environment and the motor interior a separation of the slip rings occurs with the result that the bearing gap opens and that through the Position of the ambient fluid with contamination can get into the bearing and finally into the motor housing.

Man hat deshalb schon versucht, die bei Erwärmung oder Abkühlung der MotorfuHflüssigkeit auftretenden Volumenänderungen in der Weise zu kompensieren, daß eine Wand des Motors zu beweglich und z, B, in Form einer Gummimembran als Ausgleichselement ausgebildet wird. Wie aber die Praxis gezeigt hat, sind derartige Ausgleichselevnente dennoch durch Druckdifferenzen zwischen dem Motorraum und der Umgebung gefährdetAttempts have therefore already been made to counteract the problems that occur when the engine fluid is heated or cooled To compensate for volume changes in such a way that one wall of the motor becomes too movable and z, B, in Form of a rubber membrane is designed as a compensating element. But as practice has shown, are such compensating elements nevertheless due to pressure differences between the engine compartment and the environment endangered

Deshalb wurde auch schon zum Schutz des Ausgleichselementes gegen Beschädigungen der Motor mit einer Drucksicherung versehen, die an verschiedenen Stellen des Motors eingebaut werden kann. Als Drucksicherung wird ein federbelastendes Ventil benutzt. Da zwischen Ventilkörper und Ventilsitz eine 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 Flüssigkeitsaustausch geschaffen wird.That is why the engine was also used to protect the compensation element against damage a pressure fuse that can be installed at various points on the engine. As pressure protection a spring-loaded valve is used. There is a relative movement between the valve body and the valve seat occurs, foreign bodies can get between the sealing surfaces when the valve closes clamp so that a connection between the engine compartment and Environment is created with undesirable fluid exchange.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung für die Welle eines elektrischen Unterwassermotors zu schaffen, die unter weitgehender Verwendung von bereits vorhandenen Bauteilen solcher Motoren billig hergestellt werden kann und bei der die vorerwähnten Risiken in Zusammenhang mit evtl. Funkstörungen sicher ausgeschlossen sind.The invention is based on the object of a sealing arrangement for the shaft of an electric underwater motor to create, with extensive use of already existing components of such Motors can be manufactured cheaply and where the aforementioned risks in connection with possible Radio interference is definitely excluded.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Dichtungsanordnung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3.This object is achieved by the features characterized in claim 1. Further advantageous refinements of the sealing arrangement result from the features of claims 2 and 3.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wirkt die Dichtung als Überdruckventil. Tritt im abzudichtenden Raum ein Druck auf, der die Membran als Tragorgan des feststehenden Gleitringes gegen die Federkraft verschiebt, so öffnet sich der Dichtspüf bzw. Lagerspalt durch Abheben des feststehenden Gleitringes, und der Überdruck wird abgebaut. Im radial liegenden Dichtspalt zwischen den beiden Gleitringen wird Flüssigkeit nach außen gefordert, die im nachgeschalteten Raum einen von den Betriebsbedingungen der Dichtung abhängigen Druck aufbaut. Die axiale Gleitringdichtung kann daher auch als Zentrifugalpumpe verstanden werden.In the solution according to the invention, the seal acts as a pressure relief valve. Occurs in the to be sealed Space creates a pressure that moves the membrane as a support element of the stationary sliding ring against the spring force, so the Dichtspüf or bearing gap opens by lifting the fixed slide ring, and the Overpressure is released. There is liquid in the radial sealing gap between the two sliding rings externally demanded, in the downstream space one of the operating conditions of the seal dependent pressure builds up. The axial mechanical seal can therefore also be understood as a centrifugal pump will.

Eine axiale Gleitringdichtung, bei der das Wasser der Umgebung am kleineren Durchmesser des Dichtspaltes ansteht und deren feststehender Gleitring über ein bewegliches, gegen eine Feder abgestütztes Tragorgan mit dem Gehäuse verbunden ist, wirkt als Überdrucksicherung 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 in the surroundings is at the smaller diameter of the sealing gap pending and its fixed sliding ring via a movable support element supported against a spring is connected to the housing, acts as an overpressure protection of the motor through the in both directions possible liquid transport, with a constant opening of the fuse due to the relative movement the sealing surfaces is excluded.

Das Tragorgan des feststehenden Gleitringes kann zweckmäßig eine Membran sein, vorzugweise aus Gummi oder Kunststoff, die am Umfang mit dem Gehäuse und bei der Welle so mit dem feststehenden Gleitring verbunden ist, daß ein Durchgang für Wasser zwischen dem Lagerspalt und der vom feststehenden Gleitring abgekehrten Oberfläche der Membran gebildet ist.The supporting element of the stationary sliding ring can expediently be a membrane, preferably made of Rubber or plastic that is attached to the housing on the circumference and to the stationary on the shaft Sliding ring is connected that a passage for water between the bearing gap and that of the stationary Sliding ring facing away from the surface of the membrane is formed.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbeispiels in der Zeichnung erklärt.In the following the invention is explained using an exemplary embodiment in the drawing.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 Einen Teil von F ig, 2 in größerem Maßstab,Fig. 1 Part of Fig. 2 on a larger scale,

F i g. 2 eine Seitenansicht des oberen Teiles eines Elektromotors mit der Dichtungsanordnung nach der Erfindung im Längenschnitt undF i g. FIG. 2 is a side view of the upper part of an electric motor with the sealing arrangement according to FIG Invention in longitudinal section and

F i g. 3 eine Seitenansicht des unteren Teiles des Motors im Schnitt.F i g. Figure 3 is a sectional side view of the lower part of the engine.

Der Elektromotor ist in zwei Figuren gezeigt, die durch die strichpunktierte Linie a-a F i g. 2 und 3 geteilt sind. Der Elektromotor hat ein geschlossenes Gehäuse 1, das eine Was5crmenge zum Schmieren der Lager der Motorwelle 2 enthält, die oben einen geriffelten, zur Verbindung mit einer Pumpenwelle eingerichteten Teil 2flaufweist. 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 line aa F i g. 2 and 3 are divided. The electric motor has a closed housing 1, which contains a quantity of water for lubricating the bearings of the motor shaft 2, the top having a corrugated part 2f arranged for connection to a pump shaft. The motor is mainly used in the upright position in a borehole, which position is shown in the figures.

Oben weist das Gehäuse 1 eine in die obere Wand 4 des Gehäuses mündende Bohrun&3 auf, in der ein zylindrischer Teil 5 einer aus z. B. 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, der mit anderen Räumen ihn 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.At the top, the housing 1 has a bore hole 3 which opens into the upper wall 4 of the housing and in which a cylindrical Part 5 one of z. B. rubber or plastic made membrane 6 is stored. The membrane forms thus part of the housing wall and closes the wall between the housing and the space 7, which is with other spaces it is connected to the motor housing, in which there is an amount of liquid that can circulate through the different rooms, as indicated by the arrows.

Bei der oberen Wand 4 ist eine aus einem rotierenden Gleitring 8 und einem feststehenden Gleitring 16 bestehende Wellendichtung angebracht. Der rotierende Gleitring 8 ist in einem Tragorgan 9 befestigt, das durch Halteorgan 10 steif mit der Welle 2 verbunden ist. In einer Rille 11 im Tragorgan 9 ist ein O-Ring 12 aus elastischem Material gelagert.The upper wall 4 consists of a rotating sliding ring 8 and a stationary sliding ring 16 Shaft seal attached. The rotating slide ring 8 is fixed in a support member 9, which is through Holding member 10 is rigidly connected to shaft 2. In a groove 11 in the support member 9, an O-ring 12 is made stored elastic material.

Die als Tragorgan für den Gleitring 16 dienende Membran 6 hat einen Nabenteil 13, in den ein rohrförmiger Teil 14 eines Halteorgans 15 für den feststehenden Gleitring 16 eingelagert ist, dessen radiale Endfläche an der radialen Gleitfläche des rotierenden Gleitringes 8 anliegt.Serving as a support member for the sliding ring 16 membrane 6 has a hub part 13 into which a tubular Part 14 of a holding member 15 for the stationary sliding ring 16 is embedded, the radial end surface of which rests against the radial sliding surface of the rotating sliding ring 8.

Um den Nabenteil 13 herum hat die Membran einen Ansatz 17, an den ein nach innen gerichteter Flansch s auf ein rohrformiges Organ 18 anliegt. Die obere Seite des nach innen gerichteten Flansches bildet eine Anlage für das untere Ende einer Schraubenfeder 19, deren oberes Ende an ein schalenförmiges Organ 20 mit einem nach außen gerichteten Flansch 21 anliegt, weleher Flansch mittels des Gewindes einer rohrförmigen Verlängerung 22 des Organs 20 gegen die obere Seite des Randtsües der Membran 6 gedruckt wird.Around the hub part 13, the membrane has a Approach 17 to which an inwardly directed flange s rests on a tubular member 18. The top side the inwardly directed flange forms a system for the lower end of a helical spring 19, the upper end of which rests against a shell-shaped member 20 with an outwardly directed flange 21, which is weleher Flange by means of the thread of a tubular extension 22 of the organ 20 against the upper side of the edge of the membrane 6 is printed.

Zwischen dem feststehenden Gleitring 16 und der Welle 2 und dem Nabenteil 13 und der Welle gibt es einen Spalt 23, der den Spalt zwischen den Gleitflächen der zwei Gleitringe 8,16 mit dem Raum des schalenformigen Organs 20 verbindet, welcher Raum durch nicht gezeigte Öffnungen mit der äußeren Umgebung des Motorgehäuses verbunden ist.Between the fixed sliding ring 16 and the shaft 2 and the hub part 13 and the shaft there is a gap 23, the gap between the sliding surfaces of the two sliding rings 8,16 with the space of the shell-shaped Organ 20 connects which space through openings not shown with the external environment of the Motor housing is connected.

Unter normalen Betriebsverhältnissen gleiten die Gleitflächen der Gleitringe 8,16 aufeinander, und der Raum 7 im Gehäuse ist somit gegr-vjber der Umgebung abgedichtet. Falls im Motorgehäuse Wasser fehlt, kann der Spalt zwischen den Gleitflächen 8,16 als Zentrifugalpumpe fungieren und Wasser aus der Umgebung des Motors durch den Raum des Organs 20 und den Spalt 23 in den Raum 7 zur Ergänzung der Wassermenge führen.
Falls aus irgendeinem Grund ein Druck im Gehäuse entsteht, der größer ist als der Druck der Umgebung zuzüglich des Drucks der Felder 19, wir J der Druck im Raum 7 auf die Unterseite der Membran 6 drücken und dadurch den Gleitring 16 vom Gleitring 8 abheben, so daß ein Spalt zwischen den Gleitflächen gebildet wird,Under normal operating conditions, the sliding surfaces of the sliding rings 8, 16 slide on one another, and the space 7 in the housing is thus sealed off from the environment. If there is no water in the motor housing, the gap between the sliding surfaces 8, 16 can function as a centrifugal pump and lead water from the surroundings of the motor through the space of the organ 20 and the gap 23 into the space 7 to supplement the amount of water.
If for any reason a pressure arises in the housing that is greater than the pressure of the environment plus the pressure of the fields 19, we press the pressure in the space 7 on the underside of the membrane 6 and thereby lift the sliding ring 16 from the sliding ring 8, see above that a gap is formed between the sliding surfaces,

und dadurch kann Wasser oder Luft durch den Spalt 23 zur Umgebung entweichen.and thereby water or air can escape through the gap 23 to the environment.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche;Claims; L Dichtuu„sanordnung für die Welle eines zur Unterwassermontage eingerichteten Elektromotors, der in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht ist, in dem eine Wassermenge zum Schmieren semer Lager vorgesehen ist und aus dem die Welle herausragt, wobei in diesem Bereich diese Wellendichtung aus einem mit der Gehäusewand verbundenen, feststehenden Gleitring und einem mit der Motorwelle verbundenen, rotierenden Gleitring gebildet ist, und zwar derart, daß ihre radialen Gleitflächen unter Federkraft gegeneinander gedrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststehende Gleitring (16) mit dem Gehäuse (1) durch ein elastisches Tragorgan (6) verbunden ist, das vom Druck innerhalb des Gehäuses gegen die Wirkung einer Feder (19) verstellbar ist, um den feststehenden Gleitring (16) vom rotierenden Gleitring (8) abzuheben und somit einen Spalt zwischen den Gleitfläche*» der beiden Gleitringe zu bilden, über den der Innenraum (7) des Elektromotors mit dessen äußerer Umgebung Verbindung hat.L Dichtuu "san order for the shaft of one for Underwater installation set up electric motor, which is housed in a closed housing is, in which a quantity of water is provided for lubricating its bearings and from which the shaft protrudes, in this area this shaft seal consists of a stationary one connected to the housing wall Sliding ring and a rotating sliding ring connected to the motor shaft is formed, and in such a way that their radial sliding surfaces are pressed against each other under spring force, characterized in that the fixed sliding ring (16) with the housing (1) through an elastic support member (6) is connected, which is counteracted by the pressure inside the housing a spring (19) is adjustable to move the stationary sliding ring (16) from the rotating sliding ring (8) lift off and thus form a gap between the sliding surface * »of the two sliding rings, over which the interior (7) of the electric motor has connection with its external environment. 2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragorgan (6) eine Membran, vorzugsweise aus Gummi oder Kunststoff, ist, die am Umfang mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und im Bereich der Welle (2) den feststehenden Gleitring (16) trägt und daß ein Spalt (23) für Wasser zwischen den Gleitflächen und der vom feststehenden Gleitring (16) abgekehrten oberen Fläche der Membran (6? gebildet ist2. Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the support member (6) is a membrane, preferably made of rubber or plastic, which is connected to the circumference of the housing (1) and in the area of the shaft (2) carries the stationary sliding ring (16) and that a gap (23) for water between the sliding surfaces and the upper surface of the facing away from the fixed sliding ring (16) Membrane (6? Is formed 3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Randteil der Membran gegen eine Fläche des Gehäuses (1) mittels eines schalenförmigen Organs (20) gesinnt ist, durch dessen Boden sich die Welle (2) erstreckt und an dessen Boden das eine Ende der Feder (19) anliegt, deren anderes Ende an einem Ansatz (17) auf der Membran außerhalb eines Nabenteiles (13) anliegt, der vom feststehenden Gleitring (16) wegragt und einen darin eingelagerten rohrförmigen Teil (14) eines Halteorganes (15) für diesen Gleitring (16) enthält, daß der erwähnte Spalt (23) zwischen dem festste- « henden Gleitring (16) und der Welle (2) und zwischen dem Nabenteil (13) und der Welle (2) ausgebildet ist und daß der Raum im schalenförmigen Organ (20) mit der äußeren Umgebung des Elektromotors in Verbindung steht. so3. Sealing arrangement according to claim 2, characterized in that the edge part of the membrane against a surface of the housing (1) by means of a cup-shaped organ (20) is minded, through which Bottom extends the shaft (2) and on the bottom of which one end of the spring (19) rests, whose the other end rests against a projection (17) on the membrane outside a hub part (13) which protruding from the stationary sliding ring (16) and a tubular part (14) embedded therein Holding member (15) for this sliding ring (16) contains, that the mentioned gap (23) between the fixed slide ring (16) and the shaft (2) and between the hub part (13) and the shaft (2) is formed and that the space in the cup-shaped Organ (20) is in communication with the external environment of the electric motor. so
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DE19633170A1 (en) * 1996-08-17 1998-02-19 Teves Gmbh Alfred Electric motor / pump unit

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