DE964162C

DE964162C - Cooling of the electric drive motor of a pump that delivers hot fluids

Info

Publication number: DE964162C
Application number: DEK26038A
Authority: DE
Inventors: Hans Holz; Hans Petri
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1955-06-14
Filing date: 1955-06-14
Publication date: 1957-05-16

Description

Kühlung des elektrischen Antriebsmotors einer heiße Flüssigkeiten fördernden Pumpe Bei heiße Flüssigkeiten fördernden Pumpen ist es bekannt, das Motorgehäuse mit dieser Flüssigkeit zu füllen und diese Füllung in einem gesonderten Kreislauf abzukühlen. Da derartige Pumpen stopfbüchsenlos sind, steht diese Füllflüssigkeit mit der geförderten heißen Flüssigkeit über einen engen, die Antriebswelle umschließenden Ringraum - auch wenn durch diesen Ringraum im normalen Betriebszustand kein Durchfluß stattfindet - in Kontakt, so daß schon allein hierdurch eine bemerkbare Wärmeübertragung nach dem Motorgehäuse eintritt.Cooling the electric drive motor of hot liquids conveying pump In the case of pumps conveying hot liquids, it is known to use the motor housing to fill with this liquid and this filling in a separate circuit to cool off. Since such pumps do not have a stuffing box, this filling liquid is available with the pumped hot liquid via a narrow one that surrounds the drive shaft Annular space - even if there is no flow through this annular space in normal operating conditions takes place - in contact, so that by this alone a noticeable heat transfer after the motor housing enters.

In erster Linie wird die das Motorgehäuse füllende Flüssigkeit jedoch durch die sich im laufenden Motor entwickelnde Wärme und die Übertragung durch das Gehäuse von der Pumpenseite zur Motorseite erwärmt. Um diese Erwärmung des Motors in zulässigen Grenzen zu halten, ist es bereits bekanntgeworden, an dem der fördernden Pumpe abgewandten Ende des Motorgehäuses eine Umwälzpumpe anzuordnen, welche die füllende Kühlflüssigkeit umwälzt und einer außerhalb des Motorgehäuses vorgesehenen Kühleinrichtung zuführt. Bei diesen Aggregaten ist also diese Umwälzpumpe an der an sich kältesten Stelle des gesamten Aggregates angeordnet, und die außerhalb des Motors rückgekühlte Füllflüssigkeit wird zwischen Motor und Förderpumpe, nämlich an der wärmsten Stelle des Motorkühlkreislaufes, dem Motor wieder zugeführt.Primarily, however, the liquid filling the motor housing becomes due to the heat developing in the running engine and the transfer through the Housing heated from the pump side to the motor side. To this warming up of the engine To keep within permissible limits, it has already become known to which of the sponsoring To arrange a circulation pump facing away from the pump end of the motor housing, which the filling coolant circulates and one provided outside the motor housing Cooling device supplies. In these units, this circulation pump is on the arranged at the coldest point of the entire unit, and the outside of the Engine recooled fill fluid is between the engine and feed pump, namely at the warmest point of the engine cooling circuit, the engine again fed.

Die vorliegende Erfindung verbessert nun derartige Einrichtungen. Sie erreicht dies dadurch, daß der Kreislauf der Füllflüssigkeit innerhalb des Motorgehäuses, vorzugsweise durch die Anordnung einer Umwälzpumpe an dem der fördernden Pumpe zugewandten Ende des Motorgehäuses bzw. zwischen diesem und der fördernden Pumpe, in Richtung auf die fördernde Pumpe hin verläuft.The present invention now improves upon such devices. You achieve this by the fact that the circuit of the filling liquid within the motor housing, preferably by arranging a circulating pump on the one facing the conveying pump End of the motor housing or between this and the conveying pump, in the direction runs towards the conveying pump.

Bei einer solchen Anordnung der Umwälzpumpe und damit auch des nach außen führenden Stutzens des Kühlkreislaufes an der Stelle des Motorgehäuses, an der es mit der hohen Temperatur des Pumpenteiles in Kontakt steht, wird die aus dem Motorgehäuse kommende Füllflüssigkeit in der Umwälzpumpe und unmittelbar danach, also erst nach dem Verlassen des Motorgehäuses, auf die höhere Temperatur gebracht, da sie einerseits erst nach dem Verlassen des Motorgehäuses in den heißeren Pumpenteil gelangt und - wenn überhaupt - erst dann, also vor dem Einströmen in die Kühlleitung, mit der heißen Flüssigkeit des die Welle umschließenden Ringraumes in Kontakt gerät.With such an arrangement of the circulation pump and thus also after the outside leading nozzle of the cooling circuit at the point of the motor housing that it is in contact with the high temperature of the pump part becomes the off the filling liquid coming to the motor housing in the circulation pump and immediately afterwards, so only after leaving the motor housing, brought to the higher temperature, because, on the one hand, they only enter the hotter pump part after leaving the motor housing arrives and - if at all - only then, i.e. before flowing into the cooling line, comes into contact with the hot liquid in the annular space surrounding the shaft.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die außerhalb des Motorgehäuses gekühlte Füllflüssigkeit an der durch die heiße Flüssigkeit am wenigsten beeinflußten Stelle des gesamten Aggregates in das Motorgehäuse eingeleitet wird, so daß der Wirkungsgrad der Kühlung erheblich besser ist als bei den bekannten Anordnungen.Another advantage of this arrangement is that the outside of the motor housing cooled filling liquid to the by the hot liquid on The least affected point of the entire unit is introduced into the motor housing is, so that the efficiency of the cooling is significantly better than the known Arrangements.

Ein großer Vorteil der Anordnung nach der Erfindung besteht weiterhin noch darin, daß bei Pumpen kleinerer Leistungen, also bei Pumpen, bei denen der Motor durch seine Betriebsenergie nur wenig erwärmt wird, kein gesondertes Rückkühlaggregat erforderlich wird, sondern daß es bei diesen genügt, die Füllflüssigkeit lediglich nach außen zu führen und sie durch die Außentemperatur abkühlen zu lassen.A great advantage of the arrangement according to the invention still exists still in the fact that with pumps of smaller powers, that is, with pumps where the Engine is only slightly heated by its operating energy, no separate cooling unit is required, but that it is sufficient in these, the filling liquid only to the outside and let them cool down by the outside temperature.

Die Umwälzpumpe ist vorzugsweise im unmittelbaren Bereich des nach außen führenden Stutzens, jedoch zweckmäßig zwischen diesem und der fördernden Pumpe angeordnet. Hierdurch ist unter anderem eine besonders günstige Lagerstelle für die Antriebswelle geschaffen worden, da diese nunmehr im gekühlten Teil und nicht im heißen Aggregatteil angeordnet werden kann. In an sich bekannter Weise kann das Motorgehäuse von einem zusätzlichen Kühlmantel umgeben sein, in dem ebenfalls ein Kühlmittel, jedoch neutraler Natur, fließt.The circulation pump is preferably in the immediate area of the after outside leading nozzle, but useful between this and the conveying pump arranged. This is, among other things, a particularly favorable storage point for the drive shaft has been created because this is now in the cooled part and not can be arranged in the hot unit part. This can be done in a manner known per se Motor housing to be surrounded by an additional cooling jacket, in which also a Coolant, but of a neutral nature, flows.

Um jedoch schon den die Antriebswelle umgebenden engen Ringraum vorzukühlen und den Teil des Pumpenaggregates auf eine niedrigere Temperatur zu bringen, welcher dem Motorgehäuse unmittelbar benachbart ist hat es sich als. vorteilhaft herausgestellt, zwischen dem Laufrad der fördernden Pumpe und dem Austrittsstutzen des Kühlkreislaufes koaxial zur angetriebenen Welle einen zusätzlichen, einem gesonderten Kreislauf zugehörigen Kühlraum anzuordnen, der mit einer inneren zylindrischen Büchse die angetriebene Welle umgibt und mit dieser den. die heiße Flüssigkeit führenden Ringraum bildet. Zur Intensivierung der Kühlung der Büchse und damit der im Ringraum befindlichen Flüssigkeit weist dieser zweckmäßig an sich bekannte Kühlrippen auf, die von dem diesen Raum füllenden, ebenfalls umgewälzten Kühlmittel umspült werden. In an sich bekannter Weise steht der die Welle umgebende Ringraum über Entlastungslöcher der fördernden Pumpe mit der zu fördernden Flüssigkeit direkt in Verbindung.However, in order to precool the narrow annular space surrounding the drive shaft and to bring the part of the pump unit to a lower temperature, which is immediately adjacent to the motor housing, it has been found to be. turned out to be advantageous, between the impeller of the conveying pump and the outlet connection of the cooling circuit an additional, separate circuit coaxial with the driven shaft to arrange associated cooling space, the with an inner cylindrical sleeve driven shaft surrounds and with this the. the annulus carrying the hot liquid forms. To intensify the cooling of the liner and thus the cooling in the annular space Liquid has this expediently known cooling fins, which of the this space filling, also circulated coolant are washed around. In itself As is known, the annular space surrounding the shaft is above the relief holes conveying pump directly in connection with the liquid to be conveyed.

Ist der Kühlkreislauf dies heißen Pumpenteiles mit demjenigen des das. Motorgehäuse umgebenden Kühlmantels vereinigt, dann ist es wesentlich, wenn auch dieser Kreislauf so geregelt ist, daß er von der Kühleinrichtung zuerst in den Kühlmantel des Motorgehäuses, also in den kältesten. Teil des Aggregates, und dann erst in, den Kühlraum des heißen Pumpenteiles eingeleitet wird.Is the cooling circuit this hot pump part with that of the The cooling jacket surrounding the motor housing combined, then it is essential if this cycle is also regulated in such a way that it is first in the cooling jacket of the motor housing, i.e. in the coldest. Part of the aggregate, and only then is introduced into the cooling chamber of the hot pump part.

Der oder die. hinter der fördernden Pumpe liegende(n) Ringraum (Ringräume) ist bzw. sind bei solchen Konstruktionen ebenfalls mit der heißen geförderten Flüssigkeit gefüllt. Diese wird durch das Laufrad, in verhältnismäßig rasche kreisförmige Bewegung versetzt, so daß die durch. diese Flüssigkeit bewirkte Wärmeübertragung auf die dahinterliegenden Wände besonders intensiv ist. Um diese Intensität der Wärmeübertragung zu mildern, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in diesen Räumen ortsfeste Platten vorgesehen, welche die Bewegung der geförderten Flüssigkeit abbremsen oder vorzugsweise ganz verhindern sollen.The one or the other. Annular space (s) behind the conveying pump is or are in such constructions also with the hot pumped liquid filled. This is done by the impeller in a relatively quick circular motion offset so that the through. this fluid caused heat transfer to the the walls behind it is particularly intense. To this intensity of heat transfer to mitigate, are fixed in these rooms according to a further feature of the invention Plates provided, which slow down the movement of the pumped liquid or preferably to prevent entirely.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing is an embodiment of the subject matter of Invention shown schematically.

Die Welle Io, die aus einem oder auch mehreren Teilen bestehen kann, trägt an ihrem einen Ende das Laufrad II und an ihrem zweiten Ende den Motor 12. Bei 13 und 14 sind zwei Lager angedeutet, Zwischen dem Laufrad II und: dem Motor 12 ist auf diese Welle: eine Umwälzpumpe 15 aufgezogen. Die Welle Io ist so von einer Büchse 16 umgeben, daß zwischen beiden ein Ringraum 17 freibleibt, der über den Ringraum 18 und Entlastungslöcher IIo des Laufrades II mit der Vorderseite der Pumpe in Verbindung steht, so daß sich in diesem Ringraum 17 heiße Flüssigkeit befindet. Die Büchse 16 trägt Kühlplatten I6o, die in. den Raum ig hineinragen.. Dieser ist über die beiden Öffnungen, igo bzw. igi an einen: Kühlmittel enthaltenden Kreislauf, bei dieser Ausführungsform der Erfindung an den Kreislauf 24. angeschlossen. Der Ringraum 2o, der sich ebenfalls hinter dem Laufrad i i befindet und der über den Ringspalt 21 m-it dem. Ringraum 18 in Verbindung sieht, ist ebenfalls mit der heißen geförderten. Flüssigkeit gefüllt. Um die: kreisförmige Bewegung der Flüssigkeit zu dämmen oder zu verhindern, ist in diesem Raum eine Ringplatte 22 angeordnet, die mit Durchlaßöffnungen 22o versehen ist, so daß der hinter dieser Ringplatte liegende Teil des Raumes 2o lediglich über diese Durchlaßöffnung mit dem davorliegenden Raum in Verbindung steht. Hierdurch ist die Übertragung der Wärme auf die Wände 192 nicht so intensiv wie durch eine bewegte Flüssigkeit.The wave Io, which can consist of one or more parts, carries the impeller II at one end and the motor 12 at its second end. At 13 and 14 two bearings are indicated, between the impeller II and: the motor 12 is mounted on this shaft: a circulation pump 15. The wave Io is so from a sleeve 16 surrounded that between the two an annular space 17 remains free, the over the annular space 18 and relief holes IIo of the impeller II with the front of the Pump is in communication, so that there is 17 hot liquid in this annular space. The sleeve 16 carries cooling plates I6o, which protrude into. The space ig .. This is Via the two openings, igo and igi, to a circuit containing coolant, connected to the circuit 24 in this embodiment of the invention. Of the Annular space 2o, which is also located behind the impeller i i and which is above the Annular gap 21 with the. Annular space 18 sees in connection is also with the hot sponsored. Liquid filled. Around the: circular movement of the liquid to insulate or prevent, a ring plate 22 is arranged in this space, which are provided with passage openings 22o is so the one behind this Ring plate lying part of the space 2o only with this passage opening is connected to the room in front. This is the transfer of heat on the walls 192 not as intensely as by a moving liquid.

Die Umwälzpumpe 15 ist im. Raum 23 angeordnet, welcher, wie es der Zeichnung zu entnehmen ist, gegenüber dem Ringraum 17 nicht abgetrennt ist. Die Vorderseite dieser Umwälzpumpe 15 steht mit dem Innenraum 25o des Motorgehäuses 25 in Verbindung. Dieser Innenraum 25o ist mit der zu fördernden Flüssigkeit gefüllt, so daß sich in den beschriebenen. Räumen 2o, 18, 17 und 25o die gleiche Flüssigkeit im Falle der Förderung durch die Pumpe II, aber jeweils. unterschiedlicher Temperatur, befindet.. Über den Austrittsstutzen 26 gelangt im Normalfalle die Flüssigkeit der Räume 23, 25o in den Kühlkreislauf 27, der bei 28 dem Motorgehäuse 25 wieder zugeführt wird.. In diesem Kühlkreislauf kann gegebenenfalls eine besondere Kühleinrichtung 270 vorgesehen sein.The circulation pump 15 is in. Room 23 arranged, which, like the It can be seen from the drawing, opposite the annular space 17 is not separated. the The front of this circulation pump 15 is connected to the interior 25o of the motor housing 25 in connection. This inner space 25o is filled with the liquid to be conveyed, so that in the described. Space 2o, 18, 17 and 25o the same liquid in the case of delivery by pump II, but in each case. different temperature, is .. In the normal case, the liquid reaches the outlet port 26 Spaces 23, 25o in the cooling circuit 27, which is fed back to the motor housing 25 at 28 is .. In this cooling circuit, a special cooling device 270 may be provided.

Um das Motorgehäuse 25 herum ist ein Kühlmantel 29 vorgesehen, der bei dieser Ausführungsform der Erfindung an den Kühlkreislauf 24 des Raumes I9 angeschlossen: ist. Bei 290 wird das gekühlte Mittel eingeführt, bei 291 gelangt es in die Leitung 24.A cooling jacket 29 is provided around the motor housing 25, which in this embodiment of the invention connected to the cooling circuit 24 of the room I9: is. At 290 the cooled agent is introduced, at 291 it enters the line 24

Wird die Pumpe durch Inbetriebnahme des Motors 12 in Gang gesetzt, dann weist die Füllflüssigkeit der Räume 25o und 23 eine verhältnismäßig niedrige Temperatur auf. Da nunmehr durch das Laufrad II die gleiche Flüssigkeit, aber in heißem Zustand, gefördert wird., erwärmt. sich der hinter dem Laufrad II liegende Teil des. gesamten Aggregates in zunehmendem Maße. Die sich im Ringspalt 17 befindende Flüssigkeit wird: zwar heiß, jedoch wird sie durch die Büchse 16 und das im Raum I9 kreisende Kühlmittel weitgehend gekühlt. Die hinter dem Laufrad II kreisende, geförderte heiße Flüssigkeit wird. durch. die Ringplatte 22, von der gegebenenfalls mehrere vorgesehen : sein. können, beruhigt, so daß die Intensität der Wärmeübertragung auf die benachbarten Gehäuseteile 192 so niedrig wie möglich gehalten wird.If the pump is started by starting the motor 12, then the filling liquid of the spaces 25o and 23 has a relatively low level Temperature up. Since now the same liquid through the impeller II, but in hot condition, is promoted., warmed. the one behind impeller II Part of the entire aggregate to an increasing extent. The one located in the annular gap 17 Liquid becomes: hot, but it becomes through the sleeve 16 and that in the room I9 circulating coolant largely cooled. The circling behind the impeller II, pumped hot liquid is. by. the ring plate 22, of which if necessary several provided: be. can, soothed, so that the intensity of heat transfer on the adjacent housing parts 192 is kept as low as possible.

Die Umwälzpumpe 15 saugt die den Raum 25o füllende Flüssigkeit, welche durch den Lauf des Motors, aber auch durch die Übertragung durch das Lagergehäuse erwärmt wird, aus diesem ab, und zwar in Richtung auf den heißeren Teil des Aggregates zu, und führt sie über den Stutzen 26 und die Leitung 27 der Kühleinrichtung 27o zu. Durch die Zuleitung 28 wird sie dann abgekühlt und an der an sich kältesten Stelle des gesamten Aggregates wieder in den Raum 250 zurückgeführt. Ist auf der Seite des Motors ein Unterdruck vorhanden., dann fließt heiße Flüssigkeit aus dem Ringspalt 17 nach, welche. jedoch erst hinter der Umwälzpumpe 15 im Raum 23 mit der Kühlflüssigkeit des Motors vermengt und unmittelbar dem Kühler zugeführt wird, ehe sie in den Motor gelangen kann. Mittels des Kühlkreislaufes 24 erfolgt die Kühlung des Motorgehäuses 25 von außen und der im Ringspalt 17 befindlichen Flüssigkeit.The circulation pump 15 sucks the liquid filling the space 25o, which by the running of the motor, but also by the transmission through the bearing housing is heated, from this, in the direction of the hotter part of the unit to, and leads them over the nozzle 26 and the line 27 of the cooling device 27o to. It is then cooled down through the supply line 28 and is actually coldest Point of the entire unit is returned to room 250. Is on the There is a negative pressure on the side of the motor, then hot liquid flows out of the Annular gap 17 according to which. but only after the circulation pump 15 in the room 23 with the engine coolant is mixed and fed directly to the radiator, before it can get into the engine. The cooling takes place by means of the cooling circuit 24 of the motor housing 25 from the outside and the liquid located in the annular gap 17.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Pump conveying hot liquids, its impeller with the drive motor on a common, from a narrow, the liquid the. Allow access to the motor housing. Annular space enclosed shaft arranged is and. in which the filling liquid present in the motor housing is circulated outside of the motor housing is cooled and fed back into the motor housing, thereby characterized in that the cooling circuit of the filling liquid within the motor housing by arranging a circulation pump on your conveying. Facing pump End of the motor housing or between this and the conveying pump in the direction runs towards the conveying pump.

2. Pump according to claim I, characterized in that that the suction point of the circulation pump for the engine filling and cooling liquid both with the motor housing and with the annular space surrounding the pump shaft connected is.

3. Pump according to claim I or z, characterized in that the Circulation pump in the immediate area of a nozzle leading to the outside, however is preferably arranged between this and the conveying pump.

4. Pump according to claim 1 to 3, characterized in that the motor housing in itself is surrounded by an additional cooling jacket, as is known.

5. Pump according to claim I to 4, characterized in that between the impeller of the conveying pump and the suction point of the cooling circuit coaxially to the driven shaft an additional, a separate circuit associated cooling space is arranged, which is connected to an inner cylindrical sleeve surrounds the driven shaft and with this the hot one Liquid-leading annulus form.

6. Pump according to claim. 5, characterized in that that the cylindrical sleeve carries cooling fins protruding into the cooling space.

7. Pump up Claims i to 6, characterized in that the one surrounding the shaft on the rear of the conveying, impeller ending annulus with the suction side of the impeller iti known way, is connected by relief holes. B. Pump according to: Claim i bi 7, characterized in that on the back of the impeller the conveying. Pump at least one annular space is provided in the stationary heat insulating Plates or the like are angerdnet. 9. Pump according to claim 8, characterized in that that at least one plate designed as a ring plate divides the space into sub-spaces, which are only connected to one another via pressure equalization openings in this plate. Publications considered: Swiss patent specification No. 268 z75.