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Elektrischer Tauchmotor mit senkrechter Welle und geblättertem Ständer
Bei den zum Betrieb unter Flüssigkeiten bestimmten elektrischen Tauchmotoren, die
vielfach unmittelbar mit einer Tauchkreiselpumpe zu einem einheitlichen Maschinensatz
zusammengebaut sind und eine senkrechte Welle haben, ist es bekannt, -die Lagerschilde
unter Fortfall eines Gehäusemantels an dem Ständerblechpaket mittels Ringen zu befestigen,
die von das Ständerblechpaket durchsetzenden Bolzen zusammengespannt sind und dieses
gleichzeitig zusammenhalten. Die nicht flüssigkeitsfest isolierte Ständerwicklung
ist hierbei von einer dichten Isolierhülle umschlossen, in der die Wickelköpfe zusätzlich
in eine Isoliermasse, z. B. Wachs, eingebettet sind. Mit dieser Masse werden die
Hohlräume der Wicklung ausgegossen, so daß die Wicklungsdrähte nicht mit der Flüssigkeit
in Berührung kommen, die durch in den beiden Lagerschilden angebrachte seitliche
Fenster freien Zutritt zu dem Innern des Motors hat. Eine derartige Ausbildung des
Tauchmotors hat neben der schwierigen Herstellung der Wicklung den Nachteil, ,daß
in der Flüssigkeit, z. B. Brunnenwasser, enthaltene Verunreinigungen, wie Sand u.
dgl., ungehindert in das Motorinnere gelangen und besonders an den empfindlichen
Lagerungen einen starken Verschleiß hervorrufen können, wodurch die Betriebssicherheit
des Motors erheblich beeinträchtigt wird. Außerdem kann die Wärme aus den in der
Isoliermasse eingebetteten Wickelköpfen von der die Isolierhülle außen umspülenden
Flüssigkeit nur unvollkommen abgeführt werden, da der Wärmeübergang durch die dicke
Isolierschicht behindert wird. Die Isolierhülle erschwert auch innerhalb der Nuten
den Wärmeübergang von der Wicklung auf das Ständerblechpaket, so daß trotz dessen
unmittelbarer Umspüleng
durch die Flüssigkeit infolge Fortfalls.
des Gehäusemantels keine nennenswerte Verbesserung der Kühlung und Steigerung der
Ausnutzung des Motors gegenüber der normalen Bauweise mit Gehäusemantel erreicht
werden kann. Auch ist der Motordurchmesser durch Fortfall des Gehäusemantels nicht
verringert worden, da die Lagerschilde über den Rand des Ständerblechpaketes hinausragen
und die diese haltenden axialen Schraubenbolzen an dessen Außenseite angebracht
sind. Für enge Bohrlöcher ist dieser bekannte Tauchmotor auchwegen seiner unebenen,
eineReihe von Vorsprüngen aufweisenden Oberfläche, durch die das Absenken namentlich
bei größeren Tiefen erschwert wird, nicht geeignet, so daß er keine praktische Bedeutung
erlangt hat.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Außendurchmesser des Tauchmotors
soweit wie möglich zu verringern, damit die mit ihm zusammengebaute Tauchkreiselpumpe
auch in sehr enge Bohrlöcher eingesetzt werden kann, trotzdem aber noch eine ausreichende
Leistung zu entwickeln vermag. Bisher konnten Tauchkreiselpumpen .in engen Bohrlöchern
in der Größenordnung von etwa ioo mm lichter Weite nicht verwendet werden, da man
wohl die Pumpen, nicht aber die Motoren bei den geforderten Leistungen klein genug
bauen konnte, so daß die Vorteile der Tauchkreiselpumpen nicht überall dort ausgenutzt
werden konnten, wo dies mit Rücksicht auf die Grundwasserverhältnisse erwünscht
wäre.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die unter
Fortfall eines Gehäusemantels an dem Ständerblechpaket befestigten, einteilig und
glockenförmig ausgebildeten Lagerschilde die von Wasser umspülten Wickelköpfe der
aus flüssigkeitsfest isolierten Drähten bestehenden Ständerwicklung dicht umschließen,
wobei die-Lagerschilde durch Gewindeverschraubung mit an den Stirnseiten des Ständerblechpaketes
angebrachten und dieses zusammenhaltenden Ringen verbunden sind und den im Innern
mit Wasser angefüllten Motor vollständig abkapseln.
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Bei elektrischen Unterwassermotoren, die den üblichen Gehäusemantel
aufweisen und deren Ständerwicklung von der eingangs erwähnten, aus Gummi bestehenden
Isolierhülle umschlossen ist, hat man bereits für die untere Lagerung glockenförmige
einteilige Lagerschilde verwendet, die durch eine Gewindeverschraubung mit dem Gehäusemantel
verbunden sind. Die Lagerschilde liegen hierbei nicht dicht an den Wickelköpfen
an, da sich zwischen diesen und dem Lagerschild die Isolierhülle befindet, so daß
die gleichen Nachteile hinsichtlich der ungenügenden Wärmeabführung wie bei den
eingangs erwähnten Ausbildungen der Unterwassermotoren auftreten. Da bei dem elektrischen
Tauchmotor gemäß der Erfindung die Ständerwicklung in an sich bekannter Weise aus
flüssigkeitsfest isolierten Drähten besteht und keine besondere Isolierhülle aufweist,
ist sie unmittelbar von dem im Motor enthaltenen Wasser umspült, das auch die @in
der Wicklung entstehende Stromwärme aufnimmt und über die in an sich bekannter Weise
dicht an den Wickelköpfen anliegenden Lagerschilde nach außen abführt. Es wird daher
neben einer bedeutenden Vereinfachung des Auf-Baues eine besonders wirksame Kühlung
erreicht, so daß auch mit Rücksicht hierauf der Motor kleine Abmessungen erhalten
kann. Die durch Fortfall des Gehäusemantels ermöglichte Verringerung der Motorabmessungen
wird also durch die hervorragende Kühlung wirksam unterstützt. Außerdem ist der
mit reinem Wasser angefüllte Motor infolge seiner vollständigen Abkapselung durch
die einteiligen glockenförmigen Lagerschilde gegen Eindringen des vielfach verunreinigten
Brunnenwassers gesichert. Es sind daher die in an sich bekannter Weise als wassergeschmierte
Gleitlager ausgebildeten Lagerungen gegen Verschleiß durch Sand usw. vollständig
geschützt.
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Die beiden glockenförmig ausgebildeten Lagerschilde können den gleichen
oder .den annähernd gleichen Außendurchmesser wie das Ständerblechpaket aufweisen
und werden in am, sich bekannter Weise mittels Gewindeverschraubung an den an beiden
Stirnseiten .des Ständerblechpaketes befindlichen Ringen befestigt. An der Außenseite
des Ständerblechpaketes sind dadurch keine den Motordurchmesser vergrößernde oder
vorspringende Befestigungselemente, wie Schraubenbolzen od. dgl., erforderlich,
wodurch,der ganze Motor eine glatte zylindrische Form ohne jegliche vorspringende
Teile erhält und ohne Schwierigkeiten auch in sehr enge und tiefe Bohrlöcher abgesenkt
werden kann.
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Das das Gewicht des Motorläufers aufnehmende Spurlager wird zweckmäßig
in an sich bekannter Weise in dem oberen Lagerschild vorgesehen, während das untere
Lagerschild, wie ebenfalls bekannt ist, nur ein Führungslager für die Motorwelle
enthält. Da das Gewicht des Motorläufers und gegebenenfalls des Läufers der meistens
über dem Motor befindlichen Pumpe _ an der Oberseite des Ständerblechpaketes aufgenommen
wird, ist das an dem gehäuselosen Ständerblechpaket hängende untere Lagerschild
in axialer Richtung nicht belastet. Auf das Ständerblechpaket werden daher keine
Zugkräfte ausgeübt. Es brauchen deshalb, auch die das Ständerblechpaket zusammenhaltenden
Mittel, wie Nietbolzen od. dgl., nur so jstark ausgebildet zu werden, wie es zum
Zusammenhalten der Bleche notwendig ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in derZeichnung imLängsschnitt
dargestellt. Der zum Antrieb einerTauchkreiselpumpe bestimmteTauchmotor mit senkrechter
Welle ist als Drehstrommotor mit Kurzschlußläufer ausgebildet. Der Motor hat ein
mit einer Wicklung 2 versehenes Ständerblechpaket i, an dessen beiden Stirnseiten
Ringe 3 und q. vorgesehen sind, die durch dünne Nietbolzen 5 zusammengehalten sind.
Diese sind in entsprechenden Löchern, die in dem Blechschnitt am Außenrand der Bleche
vorgesehen sind, durch das Ständerblechpaket z auf dessen ganzer Länge geführt und
an mehreren, z. B. an vier Stellen
gleichmäßig über den Umfang des
Blechpaketes i verteilt. An dem unteren Stirnring .4 ist mittels mehrerer, z. B.
vier bis acht Schrauben 6 ein Zwischenring 7 befestigt, der einen etwas kleineren
Durchmesser als das Blechpaket i hat und an seinem zylindrischen Außenrand mit Gewinde
versehen ist, in das das untere glockenförmige und außen zylindrisch ausgebildete
Lagerschild 8 geschraubt ist, das die Wickelköpfe dicht umschließt und einen inneren
hohlzylindrischen Ansatz 9 aufweist. In diesem ist ein als Gleitlager ausgebildetes
Führungslager io für das untere Ende der Motorwelle i i vorgesehen, die das mit
einer Kurzschlußwicklung versehene Läuferblechpaket i2 trägt.
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Der obere Stirnring 3 hat an seinem oberen zylindrischen Außenrand
ebenfalls Gewinde, in das das obere Lagerschild 13 geschraubt ist. Dieses
ist ebenso wie das untere Lagerschild 8 glockenförmig und als Zylinder von gleichem
Außendurchmesser wie das Ständerblechpaket i ausgebildet, .so daß der ganze Motor
eine glatte äußere Zylinderform erhält. In dem inneren hohlzylindrischen Ansatz
14 des Lagerschildes 13 ist ein Führungslager 15 für die Motorwelle ii angebracht.
An seiner Oberseite enthält das Lagerschild 13 ein Spurlager 16 für eine auf der
Motorwelle ii befestigte Spurscheibe 17, oberhalb welcher ein Anlaufring
18 in einer an dem Lagerschild 13 mittels der Schrauben i9 befestigten Laterne 2o
angeordnet ist. An diese Laterne ist eine nicht dargestellte Kreiselpumpe angebaut,
deren Welle 21 durch eine Kupplung 22 mit der Motorwelle ii verbunden ist. Die Laterne
2o enthält die ringförmige Ansaugöffnung 23 der Pumpe und ist an ihrem mittlerenTeil
mit zahlreichenAusnehmungen 24 versehen, durch die die Flüssigkeit zur Ansaugöffnung
23 fließen kann. Zwischen Spurlager 16 und Kupplung 22 ist ein weiteres Führungslager
25 für die Motorwelle ii vorgesehen. Als Stromzuführung zur Motorwicklung 2 dient
ein Kabel 26, das die Laterne 20 sowie das Lagerschild 13 durchsetzt und unmittelbar
an die Enden der Ständerwicklung angeschlossen ist.
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Die in den Wickelköpfen entstehende Wärme wird gut an die Flüssigkeit
abgegeben, da die beiden Lagerschilde 8 und 13 die Wickelköpfe eng umschließen.
Eine besonders wirksame Kühlung erhält auch das Spurlager 16, 17, da die von der
Pumpe angesaugte Flüssigkeit dicht an dem Gehäuse des Spurlagers entlang strömt.
Die hier vorgesehene Anordnung der Spurlagerung über dem Motor hat den weiteren
Vorteil einer leichten Zugänglichkeit des Lagers. Auch ergibt sich eine leichte
Montage für das Lager.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das
Innere des Motors mit Wasser gefüllt, das auch die Führungslager io, 15 und das
Spurlager 16, 17 schmiert. Um eine Zirkulation des Wassers innerhalb des Motors
zu ermöglichen, sind in dem inneren zylindrischenTeil 9 des unteren Spurlagers mehrere
Löcher 27 vorgesehen, durch die das Wasser zu den Wickelköpfen gelangen und diese
kühlen kann.
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Die gleiche Ausbildung des gehäuselosen Motors kann auch bei sogenannten
trockenen Tauchmotoren Anwendung finden, bei denen das Eindringen der Flüssigkeit
in das Motorinnere durch besondere Hilfsmittel verhindert ist.