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Vorrichtung zur gegenseitigen dynamischen Beeinflussung von Maschinenteilen
mit zwei elektrisch oder magnetisch aufeinander wirkenden Maschinenteilen. Die Hauptschwierigkeiten
in der praktischen Ausnutzung des Hochdruckdampfes für Kraft- und Arbeitsmaschinen
und sonstige unter Hochdruck arbeitende Apparate liegen bekanntlich darin, daß es
'bisher nicht gelungen ist, einem forcierten Dauerbetrieb gewachsene Ausführungen
für Bewegungsübertragungen von den in Hochdruckräumen arbeitenden Maschinenteilen
zu den außerhalb des Hochdruckes befindlichen zu linden. Wohl sind in der Technik
Dichtungen bekannt geworden, welche gestatten, den Läufer und Ständer elektrischer
:Maschinen flüssigkeits- und gasdicht voneinander abzuschließen; jedoch sind alle
diese Bauarten nicht geeignet, zum Abschluß von unter hohem Druck stehenden Medien
verwendet zu: werden, weil einerseits frei tragende Dichtungskörper verwendet wurden,
welche mit sehr großer Wandstärke ausgeführt werden müßten, um für Hochdruck Verwendung
linden zu können, und andererseits auch die bisher angewandten baulichen Anordnungen
der Dichtungskörper nicht geeignet sind, hohe Drücke aufzunehmen. Vorliegender Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur gegenseitigen dynamischen- Beeinflussung
von Maschinenteilen der eingangs erwähnten Maschinen und Apparate' -zu schaffen,
die unter Vermeidung von Dichtungen gegeneinanderbewegter Flächen von-Maschinenteilen
die Arbeitsübertragung --von außen in den Hochdruckraum oder umgekehrt ermöglicht.
Der Erfindung gemäß wird dieses für den Hochdruckmaschinenbau wich= tige Problem
dadurch gelöst, daß der Dichtungskörper derart angeordnet ist, daß .er unter Übertragung
des gesamten auf . ihm lastenden hohen Innendruckes auf die ruhenden Teile der Vorrichtung
fähig ist, sich allseits an die ruhenden Teile flächig anzuschmiegen, zu dem Zwecke,
um unter mechanischer Entlastung und geringer Wandstärke des Dichtungskörpers sowie
der hierdurch erreichten geringen Spaltbreite zwischen den Maschinenteilen eine
wirksame Hochdruckdichtung zu: erzielen. Die Erfindung ist für die verschiedensten
gewerblichen Zwecke am
w endbar, und die in den Zeichnungen dargestellten
Einrichtungen stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
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Abb. i zeigt im Schnitt eine elektromotorisch ;angetriebene Hochdruckkreiselpumpe;
Abb. 2 zeigt im Schnitt eine elektromotorisch angetriebene Hochdruckpumpe mit axialer
Förderung.
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In Abb. i ist i das Gehäuse einer Hochdruckkreiselpumpe; 2 ist ihr
Läufer, 3 die Antriebswelle. An das Gehäuse i schließt ein Gehäuseteil 4 an, an
dem ein zweiter Gehäuseteil 5 befestigt ist. In den von den Gehäuseteilen 4, 5 gebildeten
Räumen sind zwei elektrisch oder magnetisch aufeinander wirkende Maschinenteile
x, y angeordnet. Der Teil x ist als Ständer, der Teil y als Läufer einer elektrischen
Maschine ausgebildet. Der Läufer y sitzt auf der Welle 3, die vom Raum 6 durch ein
gewöhnliches Halslager 7 (also ohne besondere Dichtung) in den Raum i o übertritt.
Zwischen den Maschinenteilen x, y ist ein Dichtungskörper z angeordnet. Dieser
Dichtungskörper besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem auf beiden Seiten
offenen Hohlkörper und ist aus verhältnismäßig dünnem Baustoff hergestellt. Zwischen
der äußeren Umfläche des Dichtungskörpers und dem Stator x kann eine Isolierschicht
12 angeordnet sein, die beispielsweise aus einem elektrisch und zweckmäßig auch
wärmeisolierenden Baustoff besteht. Der Dichtungskörper z liegt im vorliegenden
Falle mit einem Teil seiner äußeren- Umfläche an den Ständerkörper x und mit dem
anderen Teile an den Gehäuseteilen 4 bzw. 5 der Maschine an. Als Material für den
Dichtungskörper können sowohl magnetische als auch ummagnetische Baustoffe verwendet
werden, wobei bei Verwendung magnetischer Baustoffe zweckmäßig zwischen Dichtungskörper
und Ständer eine Schicht 12 eines Baustoffes niedriger Permeabilität, z. B. auch
Isolierstoff, angeordnet wird. Beim Fehlen einer Isolierschicht 12 wird für den
Dichtungskörper z vorteilhaft ein urmagnetisches Material verwendet.
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Die elektrische Antriebsvorrichtung ist als Asynchronmotor mit Käfiganker
ausgebildet. Läufer y und Ständer x sind in üblicher Weise lamelliert
ausgeführt. 14 ist die Käfigwicklung des Läufers. 15 sind die Wicklungen
des Ständers. Das Gehäuse 5 kann von Kühlkanälen 17 durchsetzt sein.
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Im Betriebe sind die Räume io und 6 mit Hochdruckdampf erfüllt. Durch
den Hochdruckdampf im Raume 6 wird der Dichtungskörper z flächig an seiner gesamten
äußeren Umfläche teils an dem Ständer des Motors, teils an die Gehäuseteile 4 bzw.
5 angepreßt. Der Raum 6 kann auch von einem Medium, z. B. indifferentes Gas, erfüllt
sein welches von dem Betriebsmittel, z. B. Hoch druckdampf, verschieden ist, jedoch
unter demselben Drucke steht. Da der gesamte Innendruck im Rauare 6 radial auf den
an beiden Seiten offenen Dichtungskörper übertragen wird, ist dieser selbst in allen
seinen Teilen wesentlich nur auf Druck beansprucht. Diese Druckbeanspruchung kann,
wenn sie auch noch so hoch ist, praktisch den Dichtungskörper nicht schädlich beanspruchen,
da derselbe an der äußeren Umfläclhe allseits von ruhenden und druckfesten Maschinenteilen
umschlossen ist, welche auf die äußere Fläche des Dichtungskörpers den nach innen
gerichteten Reaktionsdruck ausüben. Gleichzeitig wird durch dieses Kräftespiel zwischen
Aktions- und Reaktionsdruck eine selbsttätige ideale Hochdruckdichtung geschaffen,
selbst wenn der Dichtungskörper mit nur ganz geringer Wandstärke ausgeführt wird.
Die kleine Wandstärke aber begünstigt nicht nur das Anschmiegen des Dichtungskörpers
an die abzudichtenden Flächen, sondern auch gleichzeitig die erstrebte geringe Spaltbreite
und damit den günstigen elektrischen Wirkungsgrad des elektrischen Teiles der Maschine.
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- Überdies bietet die Unterbringung sämtlicher bewegten Teile in dem
unter Hochdruck stehenden Rauar für die mechanischen Betriebsverhältnisse den bedeutenden
Vorteil, daß der Antriebsmechanismus gegen Axialschub vollständig entlastet ist
und so die sonst auftretende, für Hochdruck sehr bedeutende Spurlagerreibung der
Arbeitsmaschine gänzlich entfällt.
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Bei der in Abb. z ,dargestellten Ausführungsform :sind 2o und 21 Teile
eines Gehäuses, das im Sinne der gezeichneten Pfeilrichtung vom Hochdruckdampf durchströmt
ist. In diesem Gehäuse sind-an Armsternen 23 Lager 24 eingebaut. In diesen
Lagern ruht eine Welle 25, auf der der Läufer y des elektrischen Teiles der Maschine
sitzt. In diesem Läufer sind Schaufeln 26 und 27 eingebaut, die mit dem das
Gehäuse durchströmenden Medium zusammenwirken. Der Läufer ist als Käflganker einer
Asynchronmaschme ausgebildet und trägt an seiner Oberfläche in üblicher Weise die
Käfigwicklung 28. Der Ständer x des elektrischen Teiles der Maschine besteht aus
den zwischen den Gehäuseteilen 2o und 21 gelagerten Blechpaketen; 30 sind
seine Wicklungen. Auch bei dieser Ausführungsform können im Gehäuse 21 des Ständers
Kühlkanäle 31 vorgesehen sein. Zwischen dem Läufer und Ständer -ist wiederum ein
Dichtungskörper z angeordnet, der bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einem
an beiden Seiten
offenen Hohlkörper besteht. Auch bei dieser Anordnung
ergeben .sich bezüglich des Zu.-samtnenspieles der mechanischen und elektrischen
Kräfte die gleichen Vorteile wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
gemäß Abb. r.
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Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist durch diese Ausführungsbeispiele
nicht erschöpft; dieselbe läßt sich vielmehr noch auf eine Reihe anderer Vorrichtungen
ausdehnen, insbesondere auf Vorrichtungen zum Anzeigen und Registrieren der Durchflußgeschwindigkeit
des unter Hochdruckstehenden Mediums. So wäre es möglich, durch Einbau eines Meßinstrumentes
nach Art eines Woltmannschen Flügels, etwa in einer der Abb. ? entsprechenden Ausführung,
die Durchflußgeschwindigkeit des strömenden Mediums auf elektrischem Wege nach außen
anzuzeigen. .