DE29511269U1 - Separation hood - Google Patents
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Description
TrennhaubeSeparating hood
Die Erfindung betrifft eine Trennhaube im kreiszylindri— sehen Bereich des Luftspaltes zwischen Rotor und Stator des Elektromotors zur hermetischen räumlichen Trennung eines Pumpen- und Rotorbereiches vom Statorbereich einer elektrisch angetriebenen Pumpe, insbesondere eines Kältekompressors, unter Vemeidung von druckdichten Lagern der Antriebs- bzw. Pumpenwelle. The invention relates to a separating hood in the circular cylindrical area of the air gap between the rotor and stator of the electric motor for the hermetic spatial separation of a pump and rotor area from the stator area of an electrically driven pump, in particular a refrigeration compressor, while avoiding pressure-tight bearings of the drive or pump shaft.
Bei Fördereinrichtungen für kritische Medien muß für eine ausreichende Dichtung im Eintrittsbereich einer Antriebswelle gesorgt werden. So verwendet man beispielsweise Stopfbüchsendichtungen am Wellenstummel einer Pumpe, die jedoch einer ständigen Wartung bedürfen. Eine weitere bekannte Ausführung sieht vor, den Elektromotor unmittelbar mit der Pumpe zusammenzubauen und alle drehenden Teile, insbesondere aber deren Lager in einen gekapselten Bereich zu integrieren. Man hat daher den Rotor an einer Gehäusewand zwischen Pumpe und Elektromotor bloß einseitig (fliegend) gelagert UrId"diese Lagerung zusammen mit dem Rotor durch eine Trennhaube abgedeckt, wobei außerhalb der Trennhaube der Stator vorgesehen ist.In the case of conveying systems for critical media, adequate sealing must be ensured in the inlet area of a drive shaft. For example, stuffing box seals are used on the shaft end of a pump, but these require constant maintenance. Another known design involves assembling the electric motor directly with the pump and integrating all rotating parts, especially their bearings, into an encapsulated area. The rotor is therefore only mounted on one side (floating) on a housing wall between the pump and the electric motor. This bearing is covered together with the rotor by a separating cover, with the stator located outside the separating cover.
Diese stillstehende Trennhaube wurde mittels eines fußseiti— gen Flansches dicht mit dem Pumpengehäuse, das Wellenlager und den Rotor einschließend, verbunden. Das gegenseitige Abdichten stationärer Bauteile bereitet keine Schwierigkeiten.This stationary separating hood was tightly connected to the pump housing, enclosing the shaft bearing and the rotor, by means of a flange on the base. The mutual sealing of stationary components does not cause any difficulties.
Die Trennhauben der genannten Art wurden aus Metall gefertigt, da sie hohem Druck und hohen Temperaturen ausgesetzt sind und eine kleine Wandstärke infolge der Anordnung im Luftspalt des Elektromotors aufweisen müssen. Zwangsläufig war damit eine Verschlechterung des Motorwirkungsgrades und eine Erhöhung der Innentemperatur durch Wirbelstromverluste in den Trennhauben verbunden.The separating hoods of the type mentioned were made of metal because they are exposed to high pressure and high temperatures and have to have a small wall thickness due to their arrangement in the air gap of the electric motor. This inevitably led to a deterioration in the motor efficiency and an increase in the internal temperature due to eddy current losses in the separating hoods.
Aus der DE-PS 36 36 404 ist eine Trennhaube bekannt, die bei Kreiselpumpen zur Abdichtung herangezogen wird und sich im Luftspalt des Antriebes befindet. Diese Trennhaube umfaßt einen inneren und einen äußeren Topf, wobei die beiden als Spalttöpfe bezeichneten ineinandergesteckten Töpfe aus unterschiedlichen Kunststoffen gebildet sind.A separating hood is known from DE-PS 36 36 404, which is used for sealing centrifugal pumps and is located in the air gap of the drive. This separating hood comprises an inner and an outer pot, whereby the two nested pots, known as gap pots, are made of different plastics.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Trennhaube für den einleitend beschriebenen Einsatz, insbesondere in Verbindung mit einem Kältekompressor, zu verbessern und im Luftspalt elektrisch neutral sowie mit besonders dünner Wandstärke auszu— führen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Trennhaube mindestens im Bereich des Luftspaltes aus glasfaserverstärktem Kunststoff aufgebaut und in den glasfaserverstärkten Kunststoff ein Polyesterfilm eingebaut bzw. auf den glasfaserverstärkten Kunststoff aufgebracht ist. Im glasfaserverstärkten Kunststoff treten keine die Trennhaube aufheizenden Wirbelstromverluste auf. Dieser verhält sich im Gegensatz zu Kunststoff mit leitenden Kohlefasern elektrisch neutral. Ferner kann die Wandstärke im Kreiszylindrischen Bereich sehr klein gehalten werden, ohne daß eine Verformung unter Druck zu be— fürchten ist. Der Aufbau wirkt schwingungsdämpfend. Dies ist gerade im Hinblick auf die Verwendung zusammen mit einem Kai— tekompressor von Bedeutung. Im. Gegensatz zu einer Metallausführung bedeuten unterschiedliche Wandstärkeh'etwa im Bereich der Flansche und des Kreiszylindermantels hier keine Schwierigkeiten. hinsichtlich eventuell entstehender Spannungen. Um die Gasdichtheit zu erhöhen, ist in den glasfaserverstärkten Kunststoff ein Polyesterfilm eingebaut bzw. auf den glasfaserverstärkten Kunststoff aufgebracht.The invention aims to improve a separating hood for the use described above, in particular in conjunction with a refrigeration compressor, and to make it electrically neutral in the air gap and with a particularly thin wall thickness. This is achieved by making the separating hood from glass fiber reinforced plastic, at least in the area of the air gap, and by building a polyester film into the glass fiber reinforced plastic or applying it to the glass fiber reinforced plastic. There are no eddy current losses in the glass fiber reinforced plastic that heat up the separating hood. In contrast to plastic with conductive carbon fibers, this is electrically neutral. Furthermore, the wall thickness in the circular cylindrical area can be kept very small without fear of deformation under pressure. The structure has a vibration-damping effect. This is particularly important with regard to use in conjunction with a Kai compressor. In contrast to a metal version, different wall thicknesses, for example in the area of the flanges and the circular cylinder shell, do not cause any problems with regard to any tension that may arise. In order to increase the gas tightness, a polyester film is built into the glass fiber reinforced plastic or applied to the glass fiber reinforced plastic.
Es ist zweckmäßig, wenn der glasfaserverstärkte Kunststoff ein Epoxidharz, welches einen Glasübergangspunkt zwischen 1800C und 2000C gewährleistet und gewebte bzw. unidirektional ausrichtete Glasfasern, insbesondere der Type &Egr;-Glas, umfaßt. Diese Zusammensetzung mit einem Epoxidharz als Matrixsystem, welches den Glasübergangspunkt bei den genannten Temperaturen gewährleistet und den Glasfasern allenfalls in Orientierung in ümfangsrichtung, ergibt maximale Festigkeit für den besonderen Zweck.It is expedient if the glass fiber reinforced plastic comprises an epoxy resin which ensures a glass transition point between 180 0 C and 200 0 C and woven or unidirectionally aligned glass fibers, in particular of the type ε-glass. This composition with an epoxy resin as a matrix system which ensures the glass transition point at the temperatures mentioned and the glass fibers possibly oriented in the circumferential direction, results in maximum strength for the special purpose.
Die Trennhaube kann nur in ihrem kreiszylindrischen Teil oder zur Gänze aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet sein. Für den Fall, daß die Haube zur Gänze aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, ist es zweckmäßig, wenn sie im kreiszylindrischen Bereich eine Wandstärke von etwaThe separating hood can be made of glass fibre reinforced plastic only in its circular cylindrical part or entirely. If the hood is made entirely of glass fibre reinforced plastic, it is advisable if it has a wall thickness of approximately
0,5 mm und im Bodenbereich eine Wandstärke von etwa 2 mm aufweist. 0.5 mm and a wall thickness of about 2 mm in the base area.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Die Figur zeigt einen Kaltekompressor mit Elekromotor bei geöffneten Gehäuseschalen in schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt.An example of an embodiment is shown in the drawing. The figure shows a cold compressor with an electric motor with the housing shells open in a schematic representation, partly in section.
Auf einer Kurbelwelle 1 in einem Gehäuse 2 eines Kältekompressors ist eine Kolbenstange 3 mit einem Kolben 4 gelagert. Die Kurbelwelle 1 ist einseitig kugelgelagert und greift durch ein Gleitlager 5, auf dessen gegenüberliegenden Seite ein Rotor 6 eines Elektromotors 7 fliegend montiert ist. Im Motorgehäuse 8 sind die Wicklungen des Stators 9 vorgesehen.A piston rod 3 with a piston 4 is mounted on a crankshaft 1 in a housing 2 of a refrigeration compressor. The crankshaft 1 is ball-bearing mounted on one side and engages through a plain bearing 5, on the opposite side of which a rotor 6 of an electric motor 7 is mounted in a floating manner. The windings of the stator 9 are provided in the motor housing 8.
Um den Aufwand und die Problematik einer druckdichten Lagerung 5 zu vermeiden, ist der Bereich des Kompressors und des Rotors vom Statorbereich hermetisch getrennt- Dazu ist eine Trennhaube 10 vorgesehen, die an der Wand 11 des Kompressors dichtend angeflanscht ist und die den Rotor 6 haubenartig umgibt. Alle drehenden Teile, Motor·- einschließlich des Lagers 5, sind innerhalb der Haube 10, der Stator ist zur Gänze außerhalb der Haube 10. Dadurch bleibt die kritische Wellendurchführung zwischen Kompressor und Antriebsmotor 7 innerhalb eines hermetisch dichten Raumes, der im Bereich des Motors 7 von der Trennhaube 10 umschlossen wird.In order to avoid the expense and problems of a pressure-tight bearing 5, the area of the compressor and the rotor is hermetically separated from the stator area. For this purpose, a separating hood 10 is provided, which is flanged to the wall 11 of the compressor in a sealing manner and which surrounds the rotor 6 like a hood. All rotating parts, motor - including the bearing 5, are inside the hood 10, the stator is completely outside the hood 10. As a result, the critical shaft feedthrough between the compressor and the drive motor 7 remains within a hermetically sealed space, which is enclosed by the separating hood 10 in the area of the motor 7.
Die Trennhaube 10 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel ein einteiliger Baukörper und inklusive des Flansches 12 aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Die Dauertemperaturbeständigkeit dieses Werkstoffes liegt zwischen 1800C und 2000C. Das Matrixsystem ist ein Epoxidharz, welches einen Glasübergangspunkt zwischen 1800C und 200°C gewährleistet. Die Glasfasern sind vom Typ E-Glas, gewebt oder unidirektional {z.B. in Umfangsfrichtung der Trennhaube) orientiert. Die Dichtheit wird durch einen Polyesterfilm verbessert, der mit dem Epoxidharz eine gute Bindung eingeht. Der Bauteil kann im Betrieb einer Druckbelastung bis zu 18 bar ausgesetzt werden. Die Leckrate beträgt 3g pro Jahr bei einer Beaufschlagung mit Helium bei 3 bar.According to the embodiment, the separating hood 10 is a one-piece structure and, including the flange 12, is made of glass fiber reinforced plastic. The long-term temperature resistance of this material is between 180 0 C and 200 0 C. The matrix system is an epoxy resin, which ensures a glass transition point between 180 0 C and 200°C. The glass fibers are of the E-glass type, woven or unidirectional (e.g. in the circumferential direction of the separating hood). The tightness is improved by a polyester film, which forms a good bond with the epoxy resin. The component can be exposed to a pressure load of up to 18 bar during operation. The leak rate is 3g per year when exposed to helium at 3 bar.
Die Trennhaube 10 ist vorzugsweise - so wie im Ausführungsbeispiel dargestellt - einstückig ausgebildet. Sie kann auch als zylindrische Manschette mit stirnseitigem und bodenseitigem Flansch gefertigt werden, wobei stirnseitig, so wie im Ausführungsbeispiel, der Anschluß an das Pumpen- oder Kältekompressorgehäuse erfolgt während bodenseitig der Anschluß an den Gehäusekopf des Elektromotors 7 vorgesehen sein kann. Der Gehäusekopf oder Deckel kann im Inneren ein Wellenlager für die Welle 1 aufweisen, sodaß auch eine Rotorlagerung zu beiden Seiten desselben möglich ist.The separating hood 10 is preferably designed in one piece, as shown in the exemplary embodiment. It can also be manufactured as a cylindrical sleeve with a flange on the front and bottom, whereby the connection to the pump or refrigeration compressor housing is made on the front, as in the exemplary embodiment, while the connection to the housing head of the electric motor 7 can be provided on the bottom. The housing head or cover can have a shaft bearing for the shaft 1 on the inside, so that a rotor bearing on both sides of it is also possible.
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