DE568561C - Anordnung zur Verhuetung des Ausbeulens der den Staender- vom Laeuferraum trennenden, im Luftspalt liegenden rohrfoermigen Wand von unter Wasser oder unter anderen Fluessigkeiten arbeitenden Bohrloch-Elektromotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Elektromotoren (Bohrloch-Elektromotoren), die, etwa zum direkten Antrieb von Pumpen, unmittelbar in dem zu fördernden Wasser oder in einer anderen Flüssigkeit (Rohöl usw.) arbeiten und zu diesem Zweck im Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor eine flüssigkeitsdichte Zwischenwand in Form eines dünnwandigen Rohres (Spaltrohr) besitzen, welches an das Gehäuse des Stators

xo ringsherum dicht angeschlossen wird, so daß die Statorwicklung vollkommen eingekapselt ist.

Nach einem bekannten Vorschlag wird der so gebildete Ständerraum mit einem isolieren-

t5 den Öl gefüllt. Die bedeutende Ausdehnung der Ölfüllung durch die Betriebserwärmung führt jedoch zu großen Volumenerhöhungen bzw. Drucksteigerungen, die das Spaltrohr in unzulässiger Weise an den Läufer drücken

so können. Würde man aber dagegen das Trennrohr so stark ausführen, daß es allen Drucksteigerungen gewachsen wäre, oder würde man nur begrenzte Temperaturschwankungen in der Statorkammer zulassen, so würde dies eine

es bedeutende Herabsetzung der Leistungsfähigkeit des Motors zur Folge haben, da der beschränkte Raum, der dem Motor in engen Bohrlöchern zur Verfügung steht, eine Überdimensionierung (die überdies unwirtschaftlich wäre) nicht zuläßt. Für die flüssige Füllung etwa vorgesehene Druckausgleichsvorrichtungen würden übermäßig groß ausfallen.

Gemäß der Erfindung werden alle diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß die flüssige Füllung der Statorkammer ganz oder zum Teil durch ein gasförmiges Füllmittel ersetzt wird. Die Vorteile einer solchen gasförmigen Füllung ergeben sich vor allem aus der Kompressibilität der Gase, welche auch eine leichte und wirksame Druckregelung der Füllung der Statorkammer in jeder gewünschten Weise möglich macht. Werden nämlich bei gasförmiger Füllung die an sich bekannten Vorrichtungen zur Druckregelung verwendet, so können sie viel kleiner dimensioniert werden als bei flüssiger Füllung der Statorkammer, und ihre Größe überschreitet für gewöhnlich nicht das praktisch zulässige Maß. Meistens kann sogar von der Anordnung besonderer Druckregelungsvorrichtungen ganz abgesehen werden, da schon' die Verwendung der gasförmigen Füllung genügt, um ein Ausbeulen des Spaltrohres zu verhindern. Es ist daher auch überflüssig, das Spaltrohr durch ein besonderes

Gewicht in axialer Richtung zu straffen, indem man etwa das Spaltrohr an seinem oberen Ende frei aufhängt und zugleich seinen unteren Teil als Lager ausbildet, das den Läufer trägt und so, da es sich in axialer Richtung verschieben kann, das Spaltrohr spannt, wie dies durch das Patent Nr. 520 808 geschützt ist.

Die Erfindung kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Es soll jedoch zuvor eine to Ausführungsform eines Motors, bei welchem die Erfindung ausgeführt werden kann, an Hand der Zeichnung geschildert werden, worin Abb. 1 einen .Axialschnitt durch einen solchen Motor, Abb. 2 einen Querschnitt durch den Rotor im vergrößerten Maßstab nach der Linie A-B der Abb. ι bedeutet. Die Abb. 3 zeigt eine Ausführungsform der dichten Befestigung der Enden des dünnwandigen Trennungsrohres.

Der Rotor 1 sitzt auf der Welle 2, die in den Lagern 3 und 4 des Gehäuses 5 gelagert ist. dieses Gehäuse 5 umschließt auch den Stator 6 mit seinen Wicklungen 7 und besteht hier aus einem rohrförmigen Teil und den Endstücken 8 und 9, welch letzteres durch einen das Lager 4 enthaltenden Deckel 10 abgeschlossen ist. Die Endstücke 8 und 9 enthalten einwärts vorragende Flansche 11, 12, an deren Innenbegrenzung ein dünnwandiges Trennungsrohr 13 dicht befestigt ist, indem die Enden des Trennungsrohres 13 mit einer Umbördelung 18 (Abb. 3) versehen sind, die an den Flansch 11 bzw. 12 des Motorgehäuses 5 angelegt und durch den Druckring 19 daran befestigt wird. Auf diese Weise wird innerhalb des Gehäuses 5 durch die beiden Flansche 11 und 12 und durch das dünnwandige Rohr 13 eine allseits geschlossene, im Querschnitt ringförmige Kammer gebildet, innerhalb welcher der Stator mit seinen Wicklungen eingeschlossen ist. Das Stromzuleitungskabel 14 des Stators kann in einfacher Weise an irgendeiner Stelle des Gehäuses vollkommen dicht durchgeführt werden. Die Endstücke 8 und 9 des Motorgehäuses können mit Durchbrechungen 15 bzw. 16 versehen sein, durch die Wasser von außen in den Raum des Rotors eindringen kann. Diese Durchbrechungen 15 und 16 ' können auch Filter enthalten oder auch ganz entfallen.

Im Sinne der Erfindung wird die Statorkammer ganz oder teilweise mit einer oder mehreren gasförmigen Substanzen gefüllt. Als gasförmiges Füllmittel kann auch Luft verwendet werden oder irgendein anderes Gas, selbstverständlich ein solches, welches die Wicklung oder andere empfindliche Teile des Motors nicht angreift.

Wenn der Motor nur in einer geringen Tiefe arbeiten soll, so wird auch der auf das dünne Trennungsrohr wirkende hydrostatische Druck verhältnismäßig niedrig sein, so daß das Trennungsrohr in diesem Falle ohne weiteres imstande ist, diesen Druck aufzunehmen. Man muß jedoch oft mit größeren Druckänderungen im Innern der Statorkammer rechnen, die von der Erwärmung der gasförmigen Füllstoffe im Betriebe herrühren. Solange der im Innern der Statorkammer hierdurch entstehende Druck nicht größer ist als der von der anderen Seite auf das dünnwandige Trennungsrohr wirkende hydrostatische Druck der umgebenden Flüssigkeit, wird keine Gefahr bestehen, daß das Trennungsrohr ungünstig beansprucht werden würde. Dabei ist auch zu beachten, daß das dünne Trennungsrohr aus mechanischen Gründen gegen Druckbeanspruchungen von dem Raum her, in welchem der Rotor gelagert ist, weniger empfindlich ist als gegen Druckbeanspruchungen, die aus dem Innern der Statorkammer herrühren, was bei einem äußerst dünnwandigen Rohr, wie es hier verwendet werden soll, besonders in Erscheinung tritt.

Um nun ein schädliches Anwachsen des Druckes in der Statorkammer zu verhindern, können noch zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden, durch welche eine selbsttätige Regelung des Druckes innerhalb der Statorkammer und eine Ausgleichung der Drücke zu beiden Seiten der Wandung des dünnen Trennungsrohres gewährleistet wird.

Bei der Ausführurigsform nach Abb. 1 ist go beispielsweise an die Statorkammer in bekannter Weise eine Membrandose 17 angeschlossen, deren sehr dehnbarer Hohlraum mit der Statorkammer kommuniziert und die außen von der Flüssigkeit umgeben ist, in welche der Motor eingetaucht ist. Diese Dose 17 steht also einerseits unter dem Einfluß des Druckes im Innern der Statorkammer und andererseits unter dem Einfluß des äußeren hydrostatischen Druckes. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß jeweils eine Ausgleichung der beiden Drücke stattfindet, so daß sich keine Veranlassung zu einer Deformation des Spaltrohres ergibt. Selbstverständlich können derartige Druckausgleichsvorrichtungen auch anders beschaffen sein.

Ist der Motor nur für verhältnismäßig geringe Tauchtiefen bestimmt, so kann der dünnwandige Trennungszylinder den Druck der äußeren Flüssigkeit ohne jede weitere Abstützung selbst uo aufnehmen. In solchen Fällen kann es auch genügen, an die Statorkammer gasgefüllte Ausdehnungsgefäße anzuschließen, deren Wandungen nicht so nachgiebig wie die eben beschriebene Dose 17 sind oder die auch ganz ;tarrwandig sein können und die nur den Zweck haben, dem in der Statorkammer enthaltenen gasförmigen Füllmittel einen größeren Raum zur Verfügung zu stellen, so daß der Druck im Innern der Statorkammer nicht unzulässig hoch ansteigen kann. Solche Ausdehnungskammern können' entweder innerhalb oder außerhalb des

Motorgehäuses angeordnet werden, oder es kann eine Vergrößerung des Motorgehäuses selbst diesen Zweck erfüllen.

Man kann an die Statorkammer auch ein bis über die Oberfläche der äußeren Flüssigkeit hinaufragendes offenes Rohr anschließen, wodurch verhindert wird, daß der Druck in der Statorkammer den hydrostatischen Druck der äußeren Flüssigkeit überwiegt.

to In vielen Fällen ist es vorteilhaft, wenn man in der Statorkammer einen Unterdruck erzeugt, nämlich einen Druck, der zumindest, solange in der Statorkammer normale Temperatur herrscht, kleiner ist als der hydrostatische Druck der äußeren Flüssigkeit oder auch kleiner als der äußere Atmosphärendruck. Dabei können die Verhältnisse so gewählt werden, daß, wenn dann beim Betrieb infolge der Erwärmung eine Drucksteigerung eintritt, der dabei entstehende Druck den hydrostatischen Druck der äußeren Flüssigkeit entweder gar nicht oder nicht in unzulässiger Weise überschreitet. Die Anwendung eines solchen Unterdruckes kann auch mit der Anwendung von gasgefüllten Ausdehnungskammern, wie sie oben beschrieben worden sind, kombiniert werden, was eine sehr kleine Dimensionierung dieser Ausdehnungskammern ermöglicht. Bei Wahl eines entsprechend großen Unterdruckes sind solche Ausdehnungskammern selbstverständlich entbehrlich. Ein solcher Unterdruck im Innern der Statorkammer hat auch zur Folge, daß die Wandung des dünnen Trennungsrohres ständig fest an die sie stützenden Statorbleche angedrückt wird.

Ist der Motor für größere Tauchtiefen bestimmt, so kann der hydrostatische Druck der ihn umgebenden Flüssigkeit so groß werden, daß das dünnwandige Trennungsrohr ohne Gegenbelastung vom Innern der Statorkammer her diesem hydrostatischen Druck nicht mehr standhalten könnte. In diesem Falle wird unter Umständen dafür zu sorgen sein, daß eine möglichst vollkommene Druckausgleichung zu beiden Seiten der Wandung des Trennungsrohres erreicht wird, wobei auch die Veränder- ' lichkeit des Druckes im Innern der Statorkammer infolge der beim Betrieb auftretenden Wärmedehnungen zu berücksichtigen ist. Zu einer solchen Druckausgleichung eignet sich beispielsweise die schon beschriebene Ausgleichsdose 17 gemäß Abb. 1 infolge ihrer großen Dehnbarkeit in besonderer Weise.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verhütung des Ausbeulens der den Ständer- vom Läuferraum trennenden, im Luftspalt liegenden rohrförmigen Wand von unter Wasser oder unter anderen Flüssigkeiten arbeitenden Bohrloch-Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die im Querschnitt ringförmige Ständerkammer ein gasförmiges Füllmittel enthält.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der gasförmigen Füllung durch eine flüssige Füllung ersetzt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ständerkammer in an sich bekannter Weise ein oder mehrere einerseits vom Druck innerhalb der Kammer, andererseits vom Druck außerhalb derselben beeinflußte Ausdehnungskammern oder gegen Druckschwankungen empfindliche Einrichtungen, wie etwa Membrandosen, angeschlossen sind, die auch als Vergrößerung des Motors selbst ausgebildet sein können. .

Hierzu ι Blatt Zeichnungen