DE2507846A1

DE2507846A1 - Kuehlvorrichtung fuer ein abgedichtetes antriebsaggregat

Info

Publication number: DE2507846A1
Application number: DE19752507846
Authority: DE
Inventors: Yngve Haaland; Lars Pappila
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1974-03-04
Filing date: 1975-02-24
Publication date: 1975-09-11
Also published as: SE7402800L; JPS50152302A

Description

Kühlvorrichtung für ein abgedichtetes Antriebsaggregat Die Priorität der Anmeldung Nr. 7402 800-2 vom 4. 3. 1974 in Schweden wird beansprucht.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für ein abgedichtetes Antriebsaggregat, das für Maschinen gedacht ist, die eingetaucht werden, wie z. B. Eintauchpumpen.
Die Entwicklung der Pumpentechnik hat dazu geführt, daß man versucht, kleinere Motoren herzustellen, um damit billigere Motoren von geringem Gewicht zu erhalten. Da eine Verkleinerung der Motorengröße nicht zu einer Verkleinerung der Motorenleistung führen muß, trat das Problem der Kühlung zutage. Dieses Problem wurde bisweilen dadurch gelöst, daß man den jeweiligen Motor in das abzupumpende Medium eintauchte, was normalerweise zu einer Kühlwirkung führte. Manchmal ist es jedoch von Vorteil, den Motor trocken zu halten, z. B. um eine Reparatur oder die Wartung zu erleichtern.
Manchmal ist es auch nicht möglich, die Pumpe so anzuordnen, daß der Motor stets unter dem Flüssigkeitsniveau verbleibt, wenn dieses schwankt. Das bedeutet aber, der Motor muß in beiden Fällen hinreichend gekühlt werden, ob er in eine Flüssigkeit eintaucht oder ob-er von Luft umgeben ist.
Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, den Pumpenmotor mit einem zusätzlichen Mantel zu versehen und das abzupumpende Medium zwischen dem Mantel und dem Motorgehäuse zirkulieren zu lassen. Diese Lösung ist ausreichend, wenn des abzupumpende Medium sauber und frei von Verunreinigungen ist. Werden jedoch andere Medizin abgepumpt, so kann der Zwischenraum zwischen dem Mantel und dem Motorgehäuse durch Verunreinigungen angefüllt werden, wodurch sowohl der Kühleffekt nachläßt als auch die Pumpenleistung abfällt.
Es ist ferner die Anbringung eines getrennten Kühlgehäuses zur Kühlung von öl bekannt, das dann in das Motorgehäuse gelangt und dieses durchströmt. Die Wicklungen des Motors werden dann durch direkten Kontakt mit dem öl gekühlt. Abgesehen von dem Risiko, das durch Verschmutzungen in dem öl besteht, bringt es einen Verlust der Motorenleistung, die nicht vernachlässigt werden darf.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kühlung für ein Antriebs aggregat zu schaffen, das sowohl oberhalb wie unterhalb des Flüssigkeitsniveaus angebracht sein kann. Dabei muß die Kühlung unabhängig und getrennt vom abzupumpenden Medium sein und außerdem soll die Kühlvorrichtung möglichst keinen Einfluß auf die Motorenleistung haben.
Gemäß dem schwedischen Patent 327 904 hat man ein solches Problem dadurch zu lösen versucht, daß man den Antriebsmotor einer Pumpe mit einem Mantel versehen hat, der den Motor zum Teil umgibt und der an einen Behälter mit gekühltem öl angeschlossen ist. Eine in dem letzteren angeordnete Pumpe läßt das öl über eine Trennwand des Mantels zirkulieren, wodurch das die Kühlung bewirkende öl entlang der Außenseite des Motors zirkuliert und die Wärme von ihm abführt.
Diese Konstruktionsweise hat sich jedoch in der Praxis hauptsächlich aus zwei Gründen als nicht ausreichend erwiesen. Erstens kann ein gleichmäßiger Strom um das Motorgehäuse nicht erreicht werden und andererseits war es nicht möglich, diejenige Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen, die für eine wirkungsvolle Kühlung erforderlich ist.
Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß eine Pumpe angebracht ist, die ein Kühlmedium durch ein oder mehrere langgestreckte, geschlossene Kanäle transportiert, z. B. durch Röhren oder Kühlschlangen, die nahe dem Motor angebracht sind und ferner durch einen oder mehrere gestreckte, geschlossene Ranäle oder Kühlschlangen, die am Antriebsaggregat angebracht sind und die mit den zuerst genannten Kühlschlagen verbunden sind, wodurch die Wärme vom Motor zu anderen Teilen des Antriebs aggregates transportiert wird.
Indem man den Querschnitt der Röhren hinreichend klein wählt, wird die Strömungsgeschwindigkeit hoch. Außerdem wird die Strömung einheitlich, da sie unter einem Förderdruck steht. Es ist wichtig, daß die Außenfläche zum abzupumpenden Medium hin glatt ist, damit der Wärmetransport durch Abbremsen nicht verringert wird.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung, die einemögliche Ausbildungsform darstellt, näher beschrieben.
In der Figur bedeutet 1 einen elektrischen Antriebsmotor mit dem Motor 2 und dem Stator 3. 4 bedeutet die Antriebswelle und 5 das Schaufelrad, das in dem Pumpengehäuse 6 rotiert. 7 bedeutet ein Gehäuse mit einem Kühlmedium (öl, deshalb ölgehäuse genannt), 8 die ölpumpe und 9 und 10 die Kühlschlangen.
In dem Motor wird Hitze gebildet, die abgeleitet werden muß. Das abzupumpende Medium ist normalerweise ein ausgezeichnetes Kühlmittel, aber aus den oben genannten Gründen kann es nicht immer zur direkten Kühlung verwendet werden. Gemäß der Erfindung werden Kühlschlangen mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser vorzugsweise in einer Spirale um die Ausenfläche des Stators 3 gelegt. Sie sollen gleichmäßig über die gesamte Mantelfläche verteilt sein.
Die beiden Röhren, Einlaß und Auslaß, können aus Herstellungsgründen einzeln für sich in Windungen gelegt sein, aber es kann vorteilhaft sein, sie in einer Doppelspirale eng beieinander zu legen. In der Wand zwischen dem ölgehäuse 7 und dem Pumpengehäuse 6 (Boden des ölgehäuses 7) sind die Kühlschlangen 10 angebracht, die in einer ebenen Spirale gewunden sind. Durch die in dem Olgehäuse 7 angeordnete Pumpe 8 wird das öl durch die Aühlschlangen 9 um die Mantelfläche des Stators geführt. Das öl, das die Kühlschlangen 9 passiert hat, strömt durch die Kühlschlangen 10 und gelangt in das ölgehäuse 7 zurück. Durch diese Zirkulation wird die vom Motor erzeugte Wärme vom öl aufgenommen, das wiederum durch den Kontakt mit der Wand zwischen dem Ölgehause und dem Pumpengehäuse abgekühlt wird, die kontinuierlich durch das abzupumpende Medium gekühlt wird. Das Kühlmedium, das öl, befindet sich die ganze Zeit vom abzupumpenden Medium getrennt und ist von diesem unabhängig. Die einzige Bedingung ist, das abzupumpende Medium darf nicht zu warm sein, da dann keine wirkungsvolle Kühlung zu erreichen ist.
Das Kühlmedium kann das gleiche öl sein, das zur Kühlung der mechanischen Abdichtungen zwischen der Pumpe und dem Motor verwendet wird. Manchmal ist es jedoch vorteilhaft, unterschiedliche Sorten zu diesem Zweck zu verwenden.
Um einen wirkungsvollen Wärmetransport zum und vom öl zu erzielen, ist es erforderlich, daß die Geschwindigkeit des öls so hoch ist, daß die Strömung turbulent wird. Dies erreicht man dadurch, daß die Kühlschlangen einen kleinen Innendurchmesser aufweisen, wodurch selbst bei einem begrenzten Volumen die Geschwindigkeit hoch ist.
Die Kühlschlangen 9 können aus vorgefertigten Teilen hergestellt sein, die in dem Statormantel und im Boden des ölgehäuses eingegossen sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Statormantel mit nach außen offenen Kanälen zu gießen. Um den Mantel wird dann eine Hülle befestigt, so daß geschlossene XEnäle gebildet werden. Der Boden des ölgehäuses kann in der gleichen Weise mit innen offenen Kanälen hergestellt werden, die dann durch eine Abdeckung verschlossen werden.
Beim Prüfen einer Pumpe mit einer Motorleistung von 60 kW wurden 5 kW durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung weggekühlt, die die folgenden Dimensionen aufweist: Kühlschlangen 9 2 x 3 Windungen Kühlschlangen 10 5 Windungen Innendurchmesser der Kühlschlangen 15 mm Durchflußmenge des Kühlöls 0,5 l/s Maximaltemperatur im Stator 900C Temperatur des abzupumpenden Mediums 200C öltemperatur 49-550C Druckabfall in den Kühlschlangen 3 bar Leistungsaufnahme der Kühlölpumpe 300 W Als Antrieb in dem beschriebenen Beispiel dient ein Elektromotor.
Die Erfindung eIgnet sich jedoch auch für andere Antriebsvorrichtungen, wie z. B. einen hydraulischen Motor, bei dem das zurückfließende öl direkt zur Kühlung verwendet werden kann.
Durch die Erfindung erhält man somit eine Vorrichtung zum Kühlen eines abgedichteten Antriebsaggregates mit Hilfe einer unter Förderdruck stehenden Strömung, so daß keine Zonen ohne unbewegtes Kühlmedium vorhanden sind. Da das Kühlsystem gänzlich von dem abzupumpenden Medium getrennt ist und die Vorrichtung von diesem Medium nicht abhängt, kann die-Vorrichtung auch zu anderen Zwecken als zum Abpumpen verwendet werden. Es besteht keine Gefahr einer Verstopfung. Andere aus dem Kühlsystem sich ergebende Vorteile bestehen darin, daß die ganze Vorrichtung kleiner gemacht werden kann, als es bei wassergekühlten herkömmlichen Motor ren der Fall ist.
Vom Standpunkt der Produktion her ergibt sich der Vorteil, daß bei der Herstellung von Pumpen das gleiche Antriebs aggregat für eine große Zahl unterschiedlIcher Pumpen verwendet werden kann und damit die Lagerhaltung verringert wird.
7 Patentansprüche mit einer Figur

Claims

PATENTANS7PRUCIXE 1, Vorrichtung zur Kühlung eines abgedichteten Antriebsaggregates, bestehend aus einem Motor mit Lagern und einer Abdichtung, wobei das Antriebsaggregat für eintauchbare Geräte wie z. B. Pumpen gedacht ist-, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (8) ein Kühlmedium durch eine oder mehrere Kühlschlangen (9) fördert, die nahe dem Motor angeordnet sind und ferner durch ein oder mehrere nahe an anderen Teilen des Antriebsaggregates angebrachte Kühlschlangen (10), die mit den zuerst genannten KühJschlangen (9) verbunden eind und die Wärme von dem Motor zu den anderen Teilen transportiert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlangen (9 und 10) geschlossen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlangen (9) in Spiralform an der Mantelfläche des Motors angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlangen (10) in Spiralform an einem oder mehreren Teilen des Antriebsaggregates wie an der Kopffläche des Pumpengehäuses (6) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (8) i.n einem Gehäuse (7) für das Kühlmedium angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein direkter metallischer Kontakt zwischen den Kühlschlangen (9, 10), der Mantelfläche des Motors, der Trennwand zwischen Motor und Pumpengehäuse (6) besteht.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflächendes Pumpengehäuses (6) glatt sind.