DE4225783C2 - Vorrichtung zur Überwachung der verschleißbedingten Abnutzung eines Axiallagers bei einer Tauchmotorpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Über­ wachung der verschleißbedingten Abnutzung eines Axiallagers einer Tauchmotorpumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Anlage, bei der ein Fluid einer speziellen Sorte oder ein Fluid mit hoher Temperatur und hohem Druck verarbeitet wird, wie bei elektrischen Wärmekraftwerken, Kernkraftwerken, ölverarbeitenden (Raffinier-) Anlagen oder einer chemischen Anlage, nutzt im allgemeinen eine darin enthaltene Tauchmo­ torpumpe, welche eine Pumpe und einen Motor, wie einen Spalt­ rohrmotor oder einen Naßstatormotor aufweist, welche ohne einen Wellendichtungsteil zusammengebaut sind, welches zwi­ schen der Pumpe und dem Motor vorhanden wäre, um ein Aus­ treten von Fluid zu verhindern.

Wenn ein Detektor im Innern des Motors zur Untersuchung des Motors vorgesehen ist, wird die Konstruktion der Tauchmotor­ pumpe kompliziert. Wenn ferner ein Teil des Detektors ge­ stört ist oder bricht, trifft das sich lösende Teil sehr leicht auf ein Lager, den Stator oder den Rotor des Motors und beschädigt diese, wodurch sich Störungen ergeben.

Daher werden ein Strommesser, ein Thermometer und ein Vibro­ meter zur Untersuchung und Überprüfung des Motors auf indi­ rekte Weise auf der Außenseite des Motorgehäuses bei einer an sich bekannten Tauchmotorpumpe angebracht.

Da jedoch der Motor indirekt durch die Beobachtung der Wer­ te untersucht wird, welche vom Strommesser, dem Thermometer und dem Vibrometer angegeben werden oder Zwischenwerte der angezeigten Werte überprüft werden, ist es äußerst schwie­ rig, die verschleißbedingte Abnutzungsgröße eines Axialla­ gers in einem frühen Stadium genau zu quantifizieren.

Der verschleißbedingte Abnutzungsgrad des Axiallagers stellt eine wichtige Überwachungsgröße bei Tauchmotorpumpen dar.

Bei einer Tauchmotorpumpe ist eine Pumpenwelle, welche mit einem Pumpenlaufrad verbunden ist, radial mittels eines Radiallagers und axial mittels des Axiallagers bzw. Axial­ kugellagers gelagert. Die verschleißbedingte Abnutzung des Radiallagers läßt sich vergleichsweise einfach detektieren, da eine derartige verschleißbedingte Abnutzung leicht eine Änderung bei der Vibration verursacht. Andererseits ist die verschleißbedingte Abnutzung des Axiallagers schwierig zu detektieren, da sie kaum eine nennenswerte Änderung der Werte bewirkt, welche durch den Strommesser, das Thermo­ meter und das Vibrometer angezeigt werden oder die Zwischen­ werte dieser Größen beeinflussen. Daher läßt sich dieser Ver­ schleiß nicht feststellen, bevor der verschleißbedingte Ab­ nutzungsgrad des Axiallagers eine abnormale Größe erreicht hat. Die verschleißbedingte Abnutzung des Axiallagers kann nur genau gemessen werden, wenn die Tauchmotorpumpe ausein­ andergenommen wird.

Daher wird in der Praxis eine Tauchmotorpumpe periodisch aus­ einandergebaut, um die verschleißbedingte Abnutzungserschei­ nung im Axiallager zu überprüfen oder verschlissene Teile gegebenenfalls zu ersetzen. Das Intervall zwischen den pe­ riodischen Inspektionen wird basierend auf der Erfahrung be­ stimmt.

Jedoch variiert der Verschleißgrad des Axiallagers beträcht­ lich in Abhängigkeit von den Betriebsstunden, der Anzahl des Startens und Stoppens und in Abhängigkeit von kontaminie­ renden Stoffen (Feststoffmaterialien) im Fluid. In einigen Fällen schreitet der Verschleiß des Axiallagers schneller als erwartet fort.

Aus der DE-OS 19 44 533 ist eine Vorrichtung zum Anzeigen von Lagerverschleiß bekannt. Wenn die zulässige Verschleiß­ grenze in den Lagern überschritten wird, kommt, ein drehendes Teil mit einer Druckröhre in Verbindung, zerbricht diese und ruft dadurch einen Druckwechsel hervor.

DE-GM-18 61 852 betrifft eine Kreiselmaschine, die mit einer Axiallager-Abnutzungs-Anzeigevorrichtung versehen ist. Die Abnützung des Axiallagers wird durch die damit bedingte axiale Verschiebung der Welle über mechanische Betätigungs­ mittel auf eine Skaleneinteilung übertragen.

Die DE-OS-34 19 343 bezieht sich auf eine Lagerkontrollein­ richtung zur kontinuierlichen Überwachung des Verschleißes im Lagerbereich von Wellen. In einem bestimmten Abstand von einer Wellenhülse ist mindestens ein Meßfühler angeordnet, der mit der Wellenhülse in Kontakt kommt, wenn die Welle das vorgesehene Lagerspiel überschreitet.

Aus der DE-OS-31 00 861 ist eine Überwachungseinrichtung für das Läufer-Axialspiel eines Motor-Pumpenaggregats bekannt. Bei einer axialen Verschiebung eines Meßgebers wird ein Kon­ takt eines Schalters geschlossen, der das Pumpenaggregat ab­ schaltet.

Die Erfindung zielt darauf ab, die vorstehend genannten Schwierigkeiten bei der üblichen Tauchmotorpumpe zu über­ winden. Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Vorrich­ tung zur Überwachung der verschleißbedingten Abnutzung eines Axiallagers bei einer Tauchmotorpumpe bereitzustellen, welche genau die verschleißbedingte Abnutzungsgröße des Axiallagers dadurch quantifizieren kann, daß von der Außenseite eines Pumpenlaufrades und eines Motorgehäuses her immer oder bei gewünschten Anlässen während des Arbeitens der Pumpe eine Detektion erfolgt. Daher braucht die Tauchmotorpumpe nicht zur Feststellung der verschleißbedingten Abnutzung des Axial­ lagers auseinandergebaut zu werden. Eine derartige Überwa­ chungsvorrichtung unterstützt die Verbesserung der Betriebs­ zuverlässigkeit der Tauchmotorpumpe und die Präzision hin­ sichtlich der Voraussage des Auftretens einer Abnormalität oder der Abschätzung der Reststandzeit.

Im allgemeinen wird eine Tauchmotorpumpe in ein Leitungssy­ stem eingebaut oder mit einem Druckbehälter verbunden, und das Pumpenlaufrad und der Motor sind zusammen in ein Fluid getaucht.

Ein Rotor ist mit einem Pumpenlaufrad verbunden und dreht sich mit diesem. Der Rotor ist fest mit einer Rotorwelle verbunden und ist mittels eines Axiallagers bzw. eines Axial­ kugellagers gelagert. Somit wird eine Axialbelastung auf das Axiallager ausgeübt.

Nach der Erfindung ist eine Abdeckung derart vorgesehen, daß sie dem Ende der Rotorwelle zugewandt ist. Ein Ultraschall­ sensor ist auf der Außenfläche der Abdeckung vorgesehen. Der Ultraschallsensor richtet Ultraschallwellen auf das Ende der Rotorwelle und empfängt das Echo hiervon, um den Abstand zwi­ schen dem Ende der Rotorwelle und einer Innenumfangsfläche der Abdeckung festzustellen, welche in Kontakt mit dem ge­ pumpten Fluid (welches nachstehend als die "Fluidkontaktflä­ che" bezeichnet wird) ist.

Die Fluidkontaktfläche der Abdeckung ist eben und glatt im allgemeinen. Wenn jedoch beispielsweise der Bereich des En­ des der Rotorwelle klein ist, kann die Fluidkontaktfläche in Form einer konkaven sphärischen Fläche derart ausgebil­ det werden, daß die Ultraschallwelle auf das Ende der Ro­ torwelle fokussiert wird. Die Detektionsgenauigkeit des Ultraschallsensors läßt sich hierdurch verbessern. Eine derartige konkave, sphärische Form der Fluidkontaktfläche setzt die Diffusion des Hauptstrahles der Ultraschallwelle herab und verhindert im wesentlichen die Reduktion des Schalldrucks der Ultraschallwelle, welche das Ende der Rotorwelle erreicht. Zusätzlich kann eine Kappenmutter ein­ gesetzt werden, um das Ende der Rotorwelle abzudecken.

Der tatsächliche Abstand zwischen der Fluidkontaktfläche der Abdeckung und des Endes der Rotorwelle wird unter Nutzung der Messungen des Ultraschallsensors ermittelt.

Ein Temperatursensor und ein Drucksensor sind vorgesehen, welche die Temperatur und den Druck des Fluids zwischen der Fluidkontaktfläche und dem Ende der Rotorwelle detektieren. Eine Ermittlungseinrichtung nutzt die Temperatur, welche mittels des Temperatursensors erfaßt wurde, und den Druck, welcher mittels des Drucksensors erfaßt wurde, um die Schall­ geschwindigkeit im Fluid zu ermitteln. Der tatsächliche Ab­ stand zwischen der Fluidkontaktfläche der Abdeckung und dem Ende der Rotorwelle wird aus einer Schallgeschwindigkeit im Fluid ermittelt, wobei die Ermittlung mittels der Ermitt­ lungseinrichtung erfolgt, wobei eine Schallgeschwindigkeit im Fluid genutzt wird, die man zuvor erhalten hat, wenn die Meßinstrumente bei einem Lehrmodelltest geeicht wurden. Ferner geht auch die vom Ultraschallsensor bereitgestellte Messung ein.

Eine Verschiebung bzw. Verlagerung der Rotorwelle, d. h. ei­ ne verschleißbedingte Abnutzung des Axiallagers, erhält man von einer Änderung des tatsächlichen Abstandes zwischen der Fluidkontaktfläche der Abdeckung und dem Ende der Rotor­ welle, wobei diese Änderungen während der Betriebszeiten auftreten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile einer Vorrich­ tung zur Überwachung der verschleißbedingten Abnutzung eines Axiallagers bei einer Tauchmotorpumpe ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich­ nung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Überwachung der verschleißbedingten Abnutzung eines Axiallagers bei einer Tauch­ motorpumpe gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht einer Ultraschallwelle in Ver­ bindung mit einer konkaven, sphärischen Fläche,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht von wesentlichen Tei­ len der Überwachungsvorrichtung zur Überwa­ chung der verschleißbedingten Abnutzung eines Axiallagers bei einer Tauchmotorpumpe gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht der wesentlichen Teile der Überwachungsvorrichtung zur Überwachung der verschleißbedingten Abnutzung eines Axiallagers bei einer Tauchmotorpumpe gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, und

Fig. 5 eine Ansicht zur Verdeutlichung der Anbringung eines Ultraschallsensors für eine Überwachungs­ vorrichtung zur Überwachung der verschleißbe­ dingten Abnutzung eines Axiallagers bei einer Tauchmotorpumpe nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Pumpengehäuse 1, einen Fluideinlaß 2, einen Fluidauslaß 3, eine Pumpenwelle 4 und ein Pumpen­ laufrad 5, welches durch die Pumpenwelle 4 drehangetrieben wird. Die Pumpenwelle 4 ist mit einer Rotorwelle 6 verbun­ den, mit welchem ein Rotor 7 fest verbunden ist. Ein Sta­ tor 8 ist um den Rotor 7 vorgesehen. Ein Statorrahmen 9 trägt den Stator 8. Eine Statorspule 9 ist um den Stator 8 vorgesehen. Wenn daher die Spule 10 mit Treiberstrom versorgt wird, dreht sich der Rotor 7. Der Rotor 7, der Stator 8 und die Statorspule 10 bilden einen Motor 11.

Ein Temperatursensorträger 15 trägt einen Temperatursensor, welcher die Temperatur eines Fluids erfaßt. Ein Kühlman­ tel 16 ist um den Statorrahmen 9 ausgebildet und bildet ein Motorgehäuse. Ein Statorkühlmitteleinlaß 17 ist mit einem Bodenteil des Kühlmantels 16 verbunden. Das Sta­ torkühlmittel wird über den Statorkühlmitteleinlaß 17 in den Kühlmantel 16 eingeleitet, kühlt den Stator 8 bei dem Durchgang durch den Kühlmantel 16 und wird dann über einen Statorkühlmittelauslaß 18 ausgeleitet.

Die Pumpenwelle 4 ist drehbar in einem oberen Radiallager 20 gelagert, welches mit Hilfe eines oberen Lagergehäuses 21 abgestützt ist. Die Rotorwelle 6 ist mit Hilfe eines unteren Radiallagers 22 drehbar gelagert und dreht sich zusammen mit der Pumpenwelle 4.

Der Raum im Innern des Stators 9 ist mit dem Raum im In­ nern des Pumpengehäuses 1 verbunden. Das über den Fluid­ einlaß 2 eintretende Fluid wird zu dem Fluidauslaß 3 durch die Drehbewegung des Pumpenlaufrads 5 gefördert. Ein Fluidaus­ laßkanal 23, ein Wärmeübertrager 24 und ein Fluidrücklauf­ kanal 25 sind vorgesehen. Das Fluid im Innern des Stators 9 wird über den Fluidauslaßkanal 23 abgezogen und dann zu dem Wärmeübertrager 24 gefördert. Nachdem das Fluid mittels der Wärmeübertragung zwischen dem Fluid und dem Kühlmittel im Wärmeübertrager 24 gekühlt ist, wird das Fluid über den Fluidrücklaufkanal 25 zu der Tauchmotorpumpe gefördert, um den Motor 11 zu kühlen.

Das Ende der Rotorwelle 6 ist mit Hilfe eines Axiallagers bzw. Axialkugellagers 26 drehbeweglich gelagert. Somit wird eine Axialbelastung von der Rotorwelle auf das Axiallager 26 ausgeübt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 ist eine wellenend­ seitige Kappenmutter 27 vorgesehen, um die Endfläche der Rotorwelle 6 abzudecken, wenn die Endfläche der Rotorwelle 6 nicht eben ist. Eine Endabdeckung 28 ist fest mit dem Bo­ denende des Kühlmantels 16 mit Hilfe von Schrauben und Mut­ tern derart verbunden, daß das Axiallager 26 umschlossen ist. Ferner zeigt diese Figur folgendes: Eine konkave, sphärische Fläche 29; eine wellenendseitige Mittelöffnung 30, welche in der Endfläche der Rotorwelle 6 ausgebildet ist und zur maschinellen Bearbeitung genutzt wird; eine Sensoranbrin­ gungsabdeckung 31, welche lösbar an der Endabdeckung 28 an­ gebracht ist und eine konkave, sphärische Fläche 29 an der Fluidkontaktfläche hat.

Ein Ultraschallsensor 40 der kontaktlosen Bauart zur Ermitt­ lung des Abstandes ist vorgesehen, welcher den Abstand zwi­ schen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und dem Ende der Rotorwelle 6 feststellt. Das Ende der Rotorwelle 6 ist die Endfläche der Rotorwelle 6, wenn die wellenendseitige Kap­ penmutter 27 nicht vorgesehen ist und es ist die Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27, wenn die wellenend­ seitige Kappenmutter 27 vorgesehen ist. Anstelle des Ultra­ schallsensors 40 kann eine kontaktlose Bauart einer Ab­ standsdetektionseinrichtung unter Nutzung von elektromagne­ tischen Wellen oder Schallwellen anstelle von Ultraschall­ wellen eingesetzt werden.

Ein Temperatursensor 41 erfaßt die Temperatur der Sensoran­ bringungsabdeckung 31. Ein Drucksensor 42 ist im Fluidrück­ laufkanal 25 vorgesehen und detektiert den Druck des Fluids zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der End­ fläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27. Ein weiterer Temperatursensor 43 ist im Fluidrücklaufkanal 25 vorgesehen und detektiert die Temperatur des Fluids zwischen der kon­ kaven, sphärischen Fläche 29 und der Endfläche der wellen­ endseitigen Kappenmutter 27. Die Figuren zeigen ferner eine Sonde 45 für den Ultraschallsensor 40, eine Ultraschallriß­ sucheinrichtung 50 (mit einer digitalen Anzeige für den ge­ messenen Abstand), eine Ermittlungseinrichtung 51 und eine Anzeige-Alarm-Aufzeichnungseinheit 52.

Nach der Erfindung richtet der Ultraschallsensor 40, welcher auf der Außenseitenfläche der Sensoranbringungsabdeckung 31 an einer Position vorgesehen ist, welche dem Ende der Rotor­ welle 6 zugewandt ist, Ultraschallwellen auf die wellen­ endseitige Kappenmutter 27 und detektiert das Echo hiervon, um den Abstand L zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27 zu messen.

Die Endfläche der Rotorwelle 6 ist eine ebene Fläche senk­ recht zur Achse der Welle. Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die wellenendseitige Mittelöffnung 30 zur maschinellen Bear­ beitung, welche in der Endfläche der Rotorwelle 6 ausgebil­ det ist, beibehalten werden muß, wird die Endfläche der Rotor­ welle 6 mit der wellenendseitigen Kappenmutter 27 abgedeckt, um eine ebene und glatte Fläche zu erhalten. Die wel­ lenendseitige Kappenmutter 27 unterstützt die Einstellung des Abstandes L (in Fig. 3) zu der konkaven, sphärischen Fläche 29 und bündelt bzw. fokussiert die Ultraschall­ welle.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Außenseitenfläche der Sensoranbringungsabdeckung 31, auf welcher der Ultraschall­ sensor 40 angebracht ist, als eine ebene Fläche senkrecht zur Achse der Rotorwelle 6 ausgebildet. Die Fluidkontakt­ fläche der Sensoranbringungsabdeckung 31 ist als eine konkave, sphärische Fläche 29 derart ausgebildet, daß die Ultraschallwelle auf die Reflexionsfläche fokussiert wird, d. h. auf die Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27. Hierdurch wird die Detektionsgenauigkeit des Ultra­ schallsensors 40 verbessert. Genauer gesagt verhindert die konkave, sphärische Fläche 29 im wesentlichen die Diffu­ sion des Hauptstrahls der Ultraschallwelle, welche sich hiervon in dem Fluid ausbreitet, und daher wird im wesent­ lichen eine Reduktion des Schalldrucks der Ultraschallwelle verhindert, welche die Endfläche der wellenendseitigen Kap­ penmutter 27 erreicht. Daher läßt sich die Empfindlichkeit des Meßsystemes niedrig ansiedeln, so daß das Meßsystem im wesentlichen nicht durch elektrisches Rauschen beeinflußt wird.

Eine Öffnung ist in der Endabdeckung 28 in einem Teil hier­ von ausgebildet, welches dem Ende der Rotorwelle 6 zuge­ wandt ist. Die Sensoranbringungsabdeckung 31 ist lösbar in die Öffnung eingesetzt. Der Ultraschallsensor 40 und der Temperatursensor 41 sind an der Sensoranbringungsabdeckung 31 angebracht.

Der Temperatursensor 43 und der Drucksensor 42 detektieren die Temperatur und den Druck des Fluids jeweils zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27. Unter Nutzung der Tempe­ ratur und des Drucks, welche mittels der zugeordneten Sen­ soren 43 und 42 erfaßt werden, ermittelt die Ermittlungs­ einrichtung 51 eine Schallgeschwindigkeit im Fluid. Dann ermittelt die Ermittlungseinrichtung 51 den tatsächlichen Abstand zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27 unter Nutzung der Schallgeschwindigkeit im Fluid, welche mit Hil­ fe der Ermittlungseinrichtung ermittelt wurde, und der Schall­ geschwindigkeit im Fluid, welche man zuvor erhalten hat, wenn die Meßinstrumente bei einem Lehrmodelltest geeicht wurden und man erhält den Abstand L durch die Detektion mit­ tels des Ultraschallsensors 40.

Eine Verschiebung bzw. Verlagerung der Rotorwelle 6, d. h. eine verschleißbedingte Abnutzung des Axiallagers 26, er­ hält man aus einer zeitbezogenen Änderung des tatsächlichen Abstandes zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27.

Der Ultraschallsensor 40 und der Temperatursensor 41 können direkt an der Endabdeckung 28 angebracht werden, ohne die Sensoranbringungsabdeckung 31 vorzusehen.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht der wesentlichen Teile einer Vorrichtung zur Überwachung der verschleißbedingten Ab­ nutzung eines Axiallagers bei einer Tauchmotorpumpe gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin­ dung. Wenn eine Sperre, wie ein Abstreifer 32, zwischen der Endfläche einer Rotorwelle 6 (Fig. 1) und der Sensoranbrin­ gungsabdeckung 31 vorgesehen ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, kann eine Kappenmutter 33 eingesetzt werden, welche eine Führungsstange hat, um die Endfläche der Rotorwelle 6 abzudecken, so daß das Führungsstangenteil der Kappenmutter 33 durch den Abstreifer 32 geht. Eine derartige Konstruktion verhindert, daß der Abstreifer 32 den Hauptstrahl der Ultra­ schallwelle streut.

Fig. 5 verdeutlicht die Anbringung eines Ultraschallsensors bei einer Vorrichtung zur Überwachung der verschleißbedingten Abnutzung eines Axiallagers bei einer Tauchmotorpumpe nach der Erfindung. Die Figur zeigt einen Sensorhalter 60 mit ei­ nem vorbestimmten Kontaktdruck, eine Kappenmutter 61 und ei­ ne Feder 62. Ein Spalt an der Oberseite des Sensorhalters 60 mit einem vorbestimmten Kontaktdruck ist mit Fett oder Öl ausgefüllt, so daß die Luft aus diesem Spalt zwischen der obe­ ren Endfläche der Sonde 45 des Ultraschallsensors 40 und der Außenfläche der Sensoranbringungsabdeckung 31 verdrängt wird. Die Feder 62 und die Kappenmutter 61 drücken den Ultraschall­ sensor 40 auf die Außenseitenfläche der Sensoranbringungsab­ deckung 31 mit einem vorbestimmten Kontaktdruck an. Eine der­ artige Konstruktion trägt zu einer stabilen Ausbreitung der Ultraschallwelle zwischen der Sonde 45 und der Sensoranbrin­ gungsabdeckung 31 bei und verhindert im wesentlichen Fehler bei der Abstandsdetektion.

Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Sensoranbringungsab­ deckung 31 derart vorgesehen, daß sie der wellenendseitigen Kappenmutter 27 zugewandt ist, und der Ultraschallsensor 40 ist auf der Außenseitenfläche der Sensoranbringungsabdeckung 31 vorgesehen. Der Ultraschallsensor 40 richtet eine Ultra­ schallwelle auf die Endfläche der wellenendseitigen Kappen­ mutter 27 und detektiert das Echo hiervon, so daß man einen Abstand L zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27 ermit­ teln kann.

Da der Ultraschallsensor 40 außerhalb des Motors 11 vorgese­ hen ist, läßt sich die Konstruktion der Tauchmotorpumpe einfach gestalten.

Die Fluidkontaktfläche, d. h. die Fläche, welche der Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27 zugewandt ist, von der Sensoranbringungsabdeckung 31 wird üblicherweise als eine ebene und glatte Fläche ausgebildet. Wenn jedoch beispiels­ weise der Bereich der Endfläche der wellenendseitigen Kap­ penmutter 27 klein ist, kann die Fluidfläche in Form ähn­ lich der konkaven, sphärischen Fläche 29 ausgebildet werden, um die Detektion mittels des Ultraschallsensors 40 zu ver­ bessern. Eine derartige konkave, sphärische Fläche redu­ ziert die Diffusion des Hauptstrahls der Ultraschallwelle und verhindert im wesentlichen die Reduktion des Schalldrucks der Ultraschallwelle, welche die Endfläche der wellenendsei­ tigen Kappenmutter 27 erreicht. Daher läßt sich die Em­ pfindlichkeit des Meßsystems niedrig ansiedeln, so daß das Meßsystem im wesentlichen nicht durch elektrisches Rauschen beeinflußt wird.

Der tatsächliche Abstand zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der Endfläche der wellenendseitigen Kappen­ mutter 27 wird aus dem Abstand L ermittelt, welcher mit Hil­ fe des Ultraschallsensors 40 detektiert wurde, und zwar mit Hilfe der Ermittlungseinrichtung, welche nachstehend be­ schrieben wird.

Genauer gesagt detektieren der Temperatursensor 43 und der Drucksensor 42 jeweils die Temperaturen den Druck des Fluids zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der. End­ fläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27. Unter Verwen­ dung einer Temperatur und eines Drucks, welche mittels der zugeordneten Sensoren 43 und 42 erfaßt wurden, ermittelt die Ermittlungseinrichtung 51 eine Schallgeschwindigkeit im Fluid. Dann ermittelt die Ermittlungseinrichtung 51 den tatsächli­ chen Abstand zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27 unter Nutzung der Schallgeschwindigkeit im Fluid, welche man durch die Eigenermittlung durch die Ermittlungseinrichtung erhalten hat, der Schallgeschwindigkeit im Fluid, die man zuvor bei der Eichung der Meßinstrumente im Zuge eines Lehrmodell­ tests erhalten hat, und der Abstand L ergibt sich aus der Detektion mittels des Ultraschallsensors 40.

Eine Verschiebung bzw. Verlagerung der Rotorwelle 6, d. h. eine verschleißbedingte Abnutzung des Axiallagers 26, erhält man aus einer zeitbezogenen Änderung des tatsächlichen Ab­ standes zwischen der konkaven, sphärischen Fläche 29 und der Endfläche der wellenendseitigen Kappenmutter 27.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Überwachung der verschleißbedingten Abnutzung eines Axiallagers (26) einer Tauchmotor­ pumpe, die ein durch einen Motor (11) angetriebenes Pumpenlaufrad (5) aufweist und in ein zu pumpendes Fluid eintaucht, wobei ein Rotor (7) des Motors (11) mit dem Pumpenlaufrad (5) fest verbunden und an einer durch ein Axiallager (26) gelagerten Rotor­ welle (6) befestigt ist, und wobei an einer einem Ende der Rotorwelle (6) zugewandten Abdeckung (31) ein Abstandsdetektor angeordnet Ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsdetektor ein Ultraschallsensor (40) ist, welcher zum Messen des Abstandes (L) zwischen dem Ende der Rotorwelle (6) und einer Innenfläche der Abdeckung (31) eine Ultraschallwelle auf das Ende der Rotorwelle (6) richtet und das durch das Ende der Rotorwelle (6) reflektierte Echo der Ultra­ schallwelle mißt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Innenfläche der Abdeckung (31), welche in Kontakt mit dem Fluid ist, eine konkave, sphäri­ sche Fläche (29) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Fläche des Endes der Rotorwelle (6) mit einer Kappenmutter (27) bedeckt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (43) die Temperatur und ein Drucksensor (42) den Druck des zwischen dem Ende der Rotorwelle (6) und der Innenfläche der Abdeckung (31) befindlichen Fluids mißt, und daß eine Einrichtung (51) die Schallgeschwindigkeit des Fluids in Abhängigkeit von der Temperatur und vom Druck ermittelt und durch Vergleich mit einer zuvor bei einer Eichung der Meß­ einrichtung in einem Lehrmodelltest ermittelten Schallgeschwindigkeit im Fluid den tatsächlichen Ab­ stand (L) zwischen dem Ende der Rotorwelle (6) und der Innenfläche der Abdeckung (31) bestimmt.