DE69915444T2 - Elastischer Klemmring - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die gegenseitige Verriegelung von konzentrischen zylindrischen Teilen, wie z. B. Teilen einer tauchbaren Pumpeinheit.
• Eine Maschine dieses Typs beinhaltet normalerweise einen elektrisch angetriebenen Motor und eine Hydraulikeinheit mit einem rotierenden Laufrad, das mit dem Motor über eine rotierende Antriebswelle verbunden ist.
• Zum Verhindern, dass das Medium innerhalb der Hydraulikeinheit entlang der Antriebswelle in den Motor eindringt, sind normalerweise eine oder zwei Dichtungen zwischen dem Motor und der Hydraulikeinheit angeordnet. Bei einem üblichen Dichtungstyp handelt es sich um die sogenannte mechanische Flächendichtung, die einen sich mit der Welle drehenden Dichtungsring sowie einen an dem umgebenden Gehäuse angebrachten, stationären Dichtungsring aufweist. Die beiden Dichtungsringe werden durch eine Feder gegeneinander gepresst, so dass ein Eindringen von Medium zwischen den beiden Dichtungsflächen verhindert ist.
• Eine Pumpeinheit des vorstehend genannten Typs beinhaltet somit einen Elektromotor, ein Dichtungsgehäuse und eine Hydraulikeinheit mit einem Laufrad, das über eine zentrale rotierende Welle mit dem Motor verbunden ist.
• Um die verschiedenen Teile in einer Einheit zusammen zu halten, gibt es verschiedene Lösungen. Große Maschinen werden normalerweise mit Hilfe von Flanschen zusammengehalten, die mit einer Anzahl von Schrauben entlang ihres Umfangs versehen sind. Kleinere Maschinen könnten mit Hilfe langer Schrauben um den Umfang verbunden werden, wobei die Schrauben die äußeren Teile aufeinander zu drücken, um dadurch den zwischengeordneten Teil dazwischen zu verriegeln.
• Beispiele für derartige Lösungen sind gezeigt in der SE-415 696 DE und der DE-16 53 726.
• Ein Nachteil bei diesen bekannten Lösungen besteht darin, dass sie auf Grund von teuren Materialien sowie der Tatsache, dass die Montage viel Zeit in Anspruch nehmen könnte, relativ teuer sind. Die zu lösende Aufgabe besteht daher in der Schaffung einer schlankeren Ausbildung ohne jegliche Einrichtungen, die sich zu dem Durchmesser derselben hinzu addieren.
• Eine Vorrichtung zum Erzielen einer axialen Verriegelung zwischen konzentrischen Einrichtungen ist in der SE-399 745 offenbart. Hierbei ist ein Element 6 innerhalb von Nuten in den konzentrischen Einrichtungen angeordnet, so dass eine axiale gegenseitige Verriegelung geschaffen wird. Ein Nachteil besteht jedoch darin, dass das Element 6 starr ist, wobei dies bedeutet, dass die konzentrischen Einrichtungen nicht miteinander in Berührung gelangen können. Das Resultat besteht darin, dass die gegenseitige Lage der Einrichtungen nicht definiert ist, sondern in Abhängigkeit von den Dimensionen des Elements 6 variieren kann. Ferner ist keine Verriegelung gegen gegenseitige Rotation vorhanden.
• Die Dokumente GB-A-2 278 163, EP-A-0 491 258, US-A-3 712 647 und US-A-5 314 213 offenbaren ferner verschiedene Arten von Dichtungsringen, die Schraubenfedern aufweisen, die in Nuten aufnehmbar sind.
• Die US-A-4 684 837 offenbart die Verwendung von Schnappringen zum Verriegeln von Motorteilen innerhalb einer Abdeckung.
• Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher erläutert, die einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe darstellt.
• In der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 den Stator bzw. Rotor eines Elektromotors, 3 eine Antriebswelle, 4 und 5 Lager, 6 ein Lagergehäuse, 7 eine Lagerabdeckung, 8 und 9 Abschrägungen an den Randbereichen des La gergehäuses bzw. der Lagerabdeckung, 10 eine den Stator umgebende Umschließung, 11 eine interne Nut in der Umschließung und 12 eine Verriegelungsschraubenfeder.
• Die Maschine weist somit eine elektrische Antriebseinheit bestehend aus einem Rotor 1 und einem Stator 2 auf. Eine Antriebswelle 3 ist in einem oberen Lager 4 bzw. einem unteren Lager 5 abgestützt, wobei das untere Lager in einem Lagergehäuse 6 angebracht ist, das eine Abdeckung 7 aufweist. Die Maschine besitzt ferner ein Dichtungsgehäuse und ein Pumpengehäuse mit einem Laufrad, das mit dem unteren Ende der Antriebswelle 3 verbunden ist.
• Die Antriebswelle 3 ist während des Betriebs starken axialen Kräften ausgesetzt, und es ist daher sehr wichtig, dass sie in Relation zu dem Stator 2 korrekt axial verriegelt ist. Gemäß der Erfindung ist das untere Lager 5 in dem Gehäuse 6 abgestützt, das das Lager verriegelt und eine Bewegung desselben nach oben oder zur Seite verhindert. Das Lagergehäuse 6 ist ferner mit einem Kragen versehen, dessen Randbereich sich nach außen zu der Statorumschließung 10 erstreckt. Das Lager wird an dem Gehäuse durch eine Abdeckung 8 verriegelt, die gegen die Unterseite des Lagers gepresst ist und mittels Schrauben an dem Lagergehäuse befestigt ist. Der Randbereich der Abdeckung 8 hat den gleichen Durchmesser wie der Kragen an dem Lagergehäuse.
• Gemäß der Erfindung ist das untere Lager 5 in dem Lagergehäuse 6 in der Umschließung 10 mittels einer speziellen Konstruktion fixiert. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Umschließung 10 mit einer inneren Umfangsnut 11 versehen. Die Randbereiche des Kragens an dem Lagergehäuse sowie der Abdeckung 7 sind mit Abschrägungen 8 bzw. 9 versehen. Diese bilden zusammen einen ringförmigen Kanal an der Innenseite der Umschließung. Dieser Kanal wird zum gegenseitigen Verriegeln der Einrichtungen in folgender Weise verwendet:
• Bei der Montage der Einrichtungen wird das Lagergehäuse 6 auf die Welle 3 aufgeschoben, und zwar in eine durch eine Schulter auf der Welle bestimmte Position. Der Umfang des Kragens an dem Lagergehäuse ist dann gegenüber der Nut 11 in der Umschließung 10 angeordnet. In dem ringförmigen Kanal oder Kanälen, der bzw. die zwischen der Nut 11 und der Abschrägung 8 an dem Umfang des Kragens gebildet ist bzw. sind, ist eine Verriegelungsschraubenfeder 12 mit elastisch verformbarem Querschnitt angebracht. Die Feder ist vorzugsweise nach Art einer Schraubenfeder ausgebildet, deren Enden miteinander verbunden sind, um einen Ring mit einem Durchmesser zu bilden, der im Großen und Ganzen der gleiche ist wie der der Innenwand der Umschließung 10. Die Abmessung der Feder 12 ist derart, dass diese in dem oder den Kanälen aufnehmbar ist.
• Das Lager 5 wird dann auf die Welle aufgeschoben und in dem Lagergehäuse 6 montiert, und die Abdeckung 7 wird in Ausrichtung mit der Unterseite des Lagers gedrückt und an dem Lagergehäuse mittels axialer Schrauben angebracht. Die Abschrägung 9 an dem Randbereich der Abdeckung 7 schließt dann den ringförmigen Kanal, in den die Feder 12 eingesetzt worden ist. Diese Feder, deren Abmessung derart ist, dass sie den Kanal ausfüllt, schafft dann eine wirksame gegenseitige axiale und radiale Verriegelung des Lagergehäuses und der Umschließung 10 und somit auch eine axiale Verriegelung des Lagers und der Welle. Die Umschließung 10 wiederum wird um den Stator 2 gepresst, wobei dies bedeutet, dass eine gut verbundene Baueinheit geschaffen wird.
• Eine Bedingung für die Erzielung einer ausreichenden Festigkeit der Verbindung ohne Notwendigkeit extremer Herstellungstoleranzen besteht darin, dass die in dem Kanal verwendete Einrichtung federnd nachgiebig, jedoch gleichzeitig auch ausreichend steif sein muss. Eine korrekt dimensionierte Schraubenfeder ist dann eine perfekte Lösung. Durch Auswählen einer geeigneten Beziehung zwischen der Kompressionsbelastung und der Federkonstante in der Verriegelungsfeder wird ein Stoßkontakt zwischen dem Lagergehäuse 6 und der Lagerabdeckung 7 über einen gewissen Toleranzbereich sicher gestellt. Ein starrer Ring, wie z. B. ein Verriegelungsring, verlangt sehr hohe Toleranzen, und ein O-Ring ist zu flexibel zum Erzielen einer ausreichenden Festigkeit, wenn die Verbindung hohen Belastungen ausgesetzt ist. Ein starrer Ring mit einer Beschichtung aus einem federnd nachgiebigen Material könnte verwendet werden und liegt im Umfang der Erfindung.
• Bei der vorstehenden Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnung ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel als gegenseitige Verriegelung zwischen einem Lagergehäuse und einer umgebenden Statorumschließung bei einer tauchbaren Pumpe beschrieben worden.
• Weitere Ausführungsformen im Umfang der Erfindung können eine Unterteilung der Nut 11 in mehrere Teile beinhalten. Weitere Varianten sind, dass nur eines der Teile, nämlich das Lagergehäuse oder die Lagerabdeckung, mit einer Abschrägung 8 oder 9 versehen ist oder dass der Raum für die Unterbringung der Schraubenfeder nur durch die Nut 11 gebildet wird. Gemäß noch einer weiteren Alternative ist die Nut eliminiert, und der Raum für die Schraubenfeder ist durch eine oder zwei Abschrägungen an dem Lagergehäuse und/oder der Lagerabdeckung gebildet.

Claims (3)

1. Vorrichtung für die gegenseitige axiale und radiale Verriegelung und Befestigung eines Statorgehäuses (10) in einem Elektromotor an einem Lagergehäuse (6) und einer an dem Lagergehäuse angebrachten Lagerabdeckung (7), wobei das Lagergehäuse (6) und die Lagerabdeckung (7) mit sich nach außen erstreckenden Flanschen versehen sind, die den gleichen Außendurchmesser aufweisen, der gleich dem Innendurchmesser des Statorgehäuses (10) ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verriegelungsring, der als Federelement mit einem elastisch verformbaren Querschnitt ausgebildet ist und eine Schraubenfeder (12) mit verbundenen Enden aufweist, in einem umfangsmäßig ausgebildeten Kanal zusammengedrückt ist, der in dem Zwischenraum zwischen dem Statorgehäuse (10), dem Lagergehäuse (6) und der Abdeckung (7) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (10) mit einer inneren Nut (11) versehen ist, die das Federelement (12) in dem Zwischenraum zwischen den drei Einrichtungen (10), (6) und (7) aufnimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (10) und die Abdeckung (7) mit einander zugewandt gegenüberliegenden Abschrägungen (8, 9) versehen sind, um das Federelement (12) in dem Zwischenraum zwischen den drei Einrichtungen (10), (6) und (7) aufzunehmen.