DE3804602A1 - Explosionsgeschuetzter spaltrohrmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spaltrohrmotor gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei Spaltrohrmotoren, die gegenüber normalen Motoren eine erhöhte Verlustleistung aufweisen, wird diese durch eine Flüssigkeitskühlung abgeführt, wobei hierzu gewöhnlich ein Teilstrom eines Fördermediums Verwendung findet, welches z. B. von einer mit dem Spaltrohrmotor verbundenen Pumpe stammt. Bei der Förderung gefährlicher Flüssigkeiten sowie in explosionsgefährdeten Räumen müssen die Bestimmungen über den Explosionsschutz eingehalten werden. Hierbei ist es zwar möglich, den Stator druckfest zu konstruieren, jedoch erfordert der eigentliche Rotorraum infolge der einen Austausch der Kühl­ flüssigkeit sicherstellenden Zuströmöffnungen eine aufwendige Überwachungseinrichtung und unterliegt einem speziellen Sonderschutz.

Aus der GB-PS 11 04 996 ist ein derartiger Spaltrohrmotor bekannt. Dieser sieht vor, daß durch mehrere labyrinthartige Flammsperren aus dem Pumpenraum Fördermedium in den Rotorraum strömt, dort die Motorverlustwärme abführt und damit den Rotorraum kühlt, die Lager durchströmt und anschließend durch in der Motorwelle bzw. im Bereich zwischen Motorwelle und Motorgehäusedeckel angebrachte Flammsperren in den Pumpenraum zurückströmt. Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß infolge der labyrinthartigen Zuströmöffnung, welche aufgrund der bestehenden Vorschriften nur sehr kleine enge Spalte aufweisen darf, die Gefahr von Verstopfungen besteht. Dies hätte eine Unterbrechung des Kühlmittelstromes zur Folge, woraus eine Überhitzung und somit ein Betriebsstillstand entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckfest gekapselten Spaltrohrmotor derart auszubilden, daß unter Wahrung einer hohen betrieblichen Zuverlässigkeit die Motorverlustwärme sicher abzuführen ist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Haupt­ anspruches. Durch die Ausbildung aller Explosionsschutzspalte mittels jeweils zwei eine Relativbewegung zueinander aufweisender Teile wird die Verstopfungsgefahr verhindert. Denn die Relativbewegung unterbindet ein Zusetzen bzw. Verstopfen der Spalte. Die Anordnung der Explosionsschutzspalte in den Bereichen des Flüssigkeitszustromes und des Flüssigkeits­ abflusses erlaubt eine sichere druckfeste Kapselung des Rotorraumes. Die beiderseits des Rotors angebrachten und den Rotorraum begrenzenden Explosionsschutzspalte ermöglichen die Anordnung der Lager außerhalb der druckfesten Kapselung. Somit entfällt eine aufwendige Überwachungseinrichtung.

Den Durchfluß der schmierenden und kühlenden Flüssigkeit können in bekannter Weise inner- und außerhalb des Rotorraumes angeordnete Pumpeinrichtungen oder Verbindungen mit Stellen unterschiedlichen Druckniveaus sicherstellen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß gemeinsame Bauteile den Explosionsschutzspalt und den Lagerspalt einer Wellendurchführung bilden. Die Spalte können eine Büchse und die Welle bzw. einer mit der Welle rotierenden Hülse bilden. Dadurch lassen sich beide Spalte in einer Aufspannung bearbeiten und somit Ungenauigkeiten, welche durch Toleranzen und ungenügenden Rundlauf einzelner Teile bedingt wären, auf ein Minimum reduzieren. Selbstverständlich finden Materialien Verwendung, die die Entstehung von Zündfunken ausschließen. Dadurch, daß die Lagerspalte kleiner als die im allgemeinen vorgeschriebenen Explosionsschutzspalte ausgebildet sind, wird in jedem Fall eine Berührung zwischen den den Explosionsspalt bildenden Teilen ausgeschlossen. Ein Anlaufen und demzufolge ein Verschleiß zwischen den Teilen könnte daher allenfalls nur im Bereich des Lagers und nicht im Bereich des Explosions­ schutzspaltes stattfinden. Infolge der Verwendung von Keramikteilen und deren hohen Verschleißbeständigkeit besteht die Gefahr einer Spaltberührung und Spaltaufweitung nicht mehr. Hierfür eignen sich unter anderem Siliziumkarbid, Aluminiumoxyd, Zirkoniumoxyd und ähnliche Materialien.

Mit einer äußerst präzisen Fertigung und einer dementsprechenden Qualitätskontrolle lassen sich den Explosionsschutzspalt oder Lagerspalt bildende Büchsen und Hülsen auch als separate Bauteile ausbilden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Lager­ spalt mit einer Umführung für das Strömungsmittel versehen. Mittels dieser Maßnahme wird sichergestellt, daß der gesamte Schmier- und Kühlstrom durch den Explosionsschutzspalt hindurchströmen muß, daß aber der Lagerspalt, in dem aufgrund der kleineren Spaltweite sehr hohe Strömungsverluste entstehen würden, nur mit einem Teilstrom beaufschlagt wird. Infolge einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, derzufolge die Wellendurchführungen mit zu den Wellenenden weisenden Lagern angeordnet sind, wird der eigentliche Rotorraum direkt von den Explosionsschutzspalten begrenzt. Somit besteht die Möglichkeit, das hindurchströmende Kühl- und Schmiermedium direkt hinter dem Explosionsschutzspalt aus dem Motor heraus­ zuführen und Kühl- und/oder Reinigungszwecken zuzuführen. Eine derartige Anzapfung könnte an der Umführung des Lager­ spaltes unter gleichzeitiger Sicherstellung einer zuverlässigen Schmierung erfolgen. Es ist auch möglich, daß aus dem Rotorraum austretende, den Explosionsschutzspalt zuerst durchströmende Schmier- und Fördermedium durch eine bekannte hohl gebohrte Motorwelle zurückströmen zu lassen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Explosionsschutz- und Lagerspalte aufweisende Wellendurch­ führung aus hochverschleißfesten Materialien. In der Regel werden hierfür keramische Materialien Verwendung finden, welche gemäß den Bestimmungen über den Explosionsschutz die Eigenschaft besitzen, daß sie keine Funken erzeugen. Infolge dieser Ausgestaltung wird in zuverlässiger Weise ein Lager­ verschleiß verhindert. Hierfür bieten sich Siliziumkarbid, Aluminiumoxyd, Zirkoniumoxyd und entsprechende Materialien an, wobei die jeweils geeigneten Kombinationen auswählbar sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die

Fig. 1 eine Spaltrohrmotorpumpe im Schnitt und die

Fig. 2 eine Variante mit äußerlich angebrachtem Kühlsystem.

Die Fig. 1 zeigt die Verwendung des Spaltrohrmotors (1) an einer Kreiselpumpe (2). Aus deren Druckraum (3) führen ein oder mehrere großzügig dimensionierte Kanäle (5) Fördermedium zu der eigenständigen Wellendurchführung (4). Das Radialgleit­ lager (6) weist zur Verringerung des hohen Strömungswiderstandes, welcher durch die gegenüber dem Explosionsschutzspalt geringere Spaltweite bedingt ist, eine Umführung (7) auf, durch die der größte Teil des Schmier- und Kühlmediums direkt dem Explosionsschutzspalt (8) zuströmt. Infolge der darin stattfindenden Relativbewegung wird mit Sicherheit ausgeschlossen, daß eine Verstopfung des Kühlkreislaufes stattfinden kann. Im Rotorraum (10) wird der vom Spaltrohr (11) und dem Rotor (12) gebildete Spalt (14) durchströmt und das Schmier- und Kühl­ medium gelangt dann zu dem pumpenfernen Explosionsschutzspalt (15). Der Radiallagerspalt (13) wird hier vom Druckraum (3) aus gespeist. Nach Durchströmen des Explosionsschutzspaltes (15) strömt der überwiegende Teil der Schmier- und Kühl­ flüssigkeit durch die Umführung (16) um das Radialgleitlager herum, während ein kleiner Teilstrom direkt den Radiallager­ spalt (17) passiert. Hinter dem Radialgleitlager (18) vereinigen sich die Teilströme und werden durch die mit einem Hohlkanal (19) versehene Motorwelle (20) dem Saugraum (21) der Kreiselpumpe (2) zugeführt.

Die Ausgestaltung der Fig. 2 zeigt einen Einsatz des erfindungsgemäßen Spaltrohrmotors bei der Förderung heißer Medien. Dadurch, daß die Explosionsschutzspalte jweils dem Rotor am nächsten liegen, besteht die Möglichkeit, das Kühl- und Schmiermedium direkt nach Passieren der Explosionsschutzspalte aus dem Motor herauszuführen und beispielsweise einen externen Kühler (22) durchströmen zu lassen. Die Wiedereinspeisung in den Rotorraum kann dann in vielfacher Weise erfolgen. Hier z. B. in einen Abschlußdeckel (23), von wo ein kleiner Teilstrom in den Radiallagerspalt (17) und der überwiegende Teil durch die Umführung (16) in den Explosionsschutzspalt (15) und den Rotorraum (10) gelangt. Im pumpenseitigen Bereich des Spaltrohrmotors wird an der Umführung (7) der überwiegende Kühl- und Schmierstrom abgezweigt und durch eine im Flansch (25) angebrachte Leitung (26) dem Kühler (22) zugeführt. Die hier gezeigte Hilfsfördereinrichtung (24) findet für die Umwälzung des Kühl- und Schmiermittels Anwendung und ist in einfacher Weise innerhalb des explosions­ geschützten Rotorraumes angeordnet. Die Strömungsrichtung des Kühlmediums ist auch umkehrbar und daher wählbar. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß bei der Förderung feststoff­ haltiger Medien ein unabhängiger und somit störungsfreier Kühl- und Schmierkreislauf für den druckfest gekapselten und explosionsgeschützten Spaltrohrmotor Verwendung findet. Der Lagerspalt (13) kann in Abhängigkeit von den Druck- und Mediumverhältnissen vom Pumpenraum (3) oder Rotorraum (10) beaufschlagt werden.

Claims (5)

1. Spaltrohrmotor in explosionsgeschützter und druckfest gekapselter Ausführung, insbesondere zum Antrieb einer Kreiselpumpe, mit einem innerhalb eines Spaltrohres angeordneten Rotor und einem diesen umgebenden, außer­ halb des Spaltrohres angeordneten Stator, wobei der vom Spaltrohr gebildete Raum für Schmier- und Kühlzwecke mit einer unter Druck befindlichen Flüssigkeit, vorzugsweise Fördermedium, gefüllt ist und die Motorwelle in Gleitlagern gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszustrom in und der Flüssigkeitsabfluß aus dem Rotorraum (10) durch Explosionsschutzspalte (8, 15) mit relativ zueinander bewegbaren Flächen erfolgt, daß die den Rotorraum (10) begrenzenden Explosionsschutzspalte (8, 15) beiderseits des Rotors (12) angebracht sind, daß jeweils Lagerspalte (13, 17) und Explosionsschutzspalte (8, 15) aneinandergrenzend in einer eigenständigen Wellendurchführung (4) angeordnet sind und daß die Lagerspalte (13, 17) gegenüber den Explosionsschutzspalten (8, 15) eine kleinere Spaltweite aufweisen.

2. Spaltrohrmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gemeinsame Bauteile den Explosionsschutzspalt (8, 15) und den Lagerspalt (13, 17) einer Wellendurchführung (4) bilden.

3. Spaltrohrmotor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lagerspalt (13, 17) mit einer Umführung (16, 7) für die Flüssigkeit versehen ist.

4. Spaltrohrmotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellendurchführungen (4) mit zu den Wellenenden weisenden Lagern (6, 18) angeordnet sind.

5. Spaltrohrmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Explosionsschutz­ spalte (8, 15) und Lagerspalte (13, 17) aufweisende Wellendurchführung (4) aus hochverschleißfestem Material besteht.