WO2011050798A1 - Bürstenloser rotor für elektrische spaltrohrpumpe - Google Patents

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WO2011050798A1
WO2011050798A1 PCT/DE2010/075111 DE2010075111W WO2011050798A1 WO 2011050798 A1 WO2011050798 A1 WO 2011050798A1 DE 2010075111 W DE2010075111 W DE 2010075111W WO 2011050798 A1 WO2011050798 A1 WO 2011050798A1
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shaft
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brushless
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Ernst-Günter Messner
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Messner Gmbh & Co. Kg
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    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
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    • H02K5/10—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with arrangements for protection from ingress, e.g. water or fingers

Definitions

  • the invention relates to a brushless rotor for electric canned pumps having a shaft and a seated on the shaft rotor body, which is provided with a rotor gap with arranged at the end caps with bushings for the shaft, the caps are sealed to the shaft and the rotor gap and for the sealing O-rings are provided.
  • Such electrical machines are in particular electric motors for the operation of canned pumps. This is the surrounding and the wave
  • the document DE 100 58 267 A1 discloses a rotor for an electric machine, in particular for an electric motor
  • Canned pump This comprises a rotor assembly with a plurality of magnets, which is rotatably connected to a shaft, wherein on at least one end face of the rotor package, a cover covering the rotor package is arranged.
  • a thrust bearing for axial mounting of the rotor is integrated into the cover in particular to reduce the assembly costs.
  • a permanent magnet rotor of the type is known to be used in an electric motor stator.
  • This permanent magnet rotor comprises a core, a drive shaft, which is used by the lead out opposite ends of the core, and a container housing in which the core is positioned and from which the drive shaft protrudes.
  • Document EP 1 843 449 A1 discloses an electric motor by means of which liquids can be transported through a pipeline.
  • the electric motor includes a rotor assembly having a series of magnets for generating a magnetic field.
  • the rotor assembly is
  • Canned pumps serve to convey fluid media. They are characterized by the absence of rotating gaskets.
  • stator which has the electrical connections of the electric motor for driving the pump, is hermetically sealed off by a so-called stator gap tube from the fluid-filled region of the canned pump. Furthermore, it is known that the magnetically active rotor body seated on the shaft is provided with a rotor gap tube and associated end caps, usually made of stainless steel sheet, enveloping against mechanical damage. However, this envelope is not fluid sealed.
  • a disadvantage is that when using such canned pumps in aggressive for the material of the rotor body media, such as seawater, a contact of the fluid with the rotor body is not prevented.
  • the object of the invention is therefore to provide a rotor for electric canned pumps, the rotor body is not exposed to the fluid.
  • the cap on the implementation of the shaft has an inner circumferential groove for receiving a first O-ring and the cap in the narrow outer surface, against which the rotor gap, an outer circumferential annular groove for receiving a second O-ring has. This ensures in particular that at a heat load change, the rotor is not leaking.
  • the cap on the Bushing for the shaft has an inner circumferential annular groove for receiving a first O-ring, thereby ensuring a precise recording of the O-ring and insofar a permanently sealed even with changing thermal stresses connection to the shaft.
  • a permanently sealed connection to the rotor gap tube takes place in that the cap in the narrow outer circumferential surface on which rests the rotor gap tube, an outer circumferential annular groove for receiving a second O-ring.
  • the rotor gap tube is made of seawater resistant sheet metal.
  • caps are made of plastic, they can easily be attached to the
  • the sheet may be formed on the outside rolled around the caps.
  • Fig. 1 is a canned pump in longitudinal section
  • Fig. 2 is a canned pump with the rotor shown in Fig. 1 in
  • Fig. 1 shows a brushless rotor 1 in longitudinal section.
  • the rotor 1 has a shaft 1 1, a rotor body 12, which is fixedly arranged on the shaft 12, a rotor gap tube 13, which surrounds the cylindrical peripheral surface of the rotor body 12, and two arranged on the end faces of the cylindrical rotor body 12 caps 14th
  • the plastic cap 14 has a Implementation 141 in the form of a the outer diameter of the shaft 1 1 entprechenden hole.
  • an inner circumferential annular groove 142 for receiving a first O-ring 15 is provided in this passage 141 of the cap 14.
  • an outer circumferential annular groove 143 for receiving a second O-ring 16 is further attached.
  • the rotor gap tube 13 is made as a metal jacket of thin seawater resistant stainless steel sheet and around the outer edges of the
  • the rotor 1 is part of a canned pump, which at the longer free end of the shaft 1 1 a pump impeller 18, pressed onto the shaft 1 1, has.
  • the rotor 1 is driven by the alternating magnetic field generated electrically in the stator.
  • the stator 2 has for hermetically shielding its electrical equipment from the fluid to be conveyed by the pump to a stator gap tube 21, which consists of a non-magnetizable,
  • corrosion resistant material eg stainless steel or a nickel alloy
  • Usual material thicknesses are 0.3 mm.
  • the fluid to be delivered passes in the region of the rotor 1, so that slide bearings 22 are designed to be lubricated by the fluid to be delivered.
  • the fluid to be delivered can flow around the entire rotor in the minimum gap region of the rotor gap tube 13 rotating between the outer split tube 21 and the rotor gap tube 13 rotating on the rotor 1.
  • an aggressive fluid such as seawater
  • the life of such a canned pump is also significantly extended when pumping aggressive fluids, such as seawater.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Rotor für elektrische Spaltrohrpumpen mit einer Welle (11) und einem auf der Welle (11) sitzenden Rotorkörper (12), der mit einem Rotorspaltrohr (13) mit an den Stirnseiten angeordneten Kappen (14) mit Durchführungen für die Welle versehen ist, wobei die Kappen (14) zur Welle und zum Rotorspaltrohr (13) abgedichtet sind und für die Abdichtung O-Ringe (15,16) vorgesehen sind.

Description

B E S C H R E I B U N G
Bürstenloser Rotor für elektrische Spaltrohrpumpe
Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Rotor für elektrische Spaltrohrpumpen mit einer Welle und einem auf der Welle sitzenden Rotorkörper, der mit einem Rotorspaltrohr mit an den Stirnseiten angeordneten Kappen mit Durchführungen für die Welle versehen ist, wobei die Kappen zur Welle und zum Rotorspaltrohr abgedichtet sind und für die Abdichtung O-Ringe vorgesehen sind.
Aus der Druckschrift DE 199 03 251 A1 ist ein Verfahren zur flüssigkeitsdichten Verkapselung eines Rotorpaketes einer elektrischen Maschine bekannt.
Derartige elektrische Maschinen sind insbesondere Elektromotoren zum Betrieb von Spaltrohrpumpen. Hierbei ist das die Welle umgebende und
Permanentmagneten tragende Rotorpaket zur Abdichtung von einer Hülse aus Blech umgeben, wobei die Hülse mittels Beaufschlagung durch axial gerichtete magnetische Felder, die radiale Kräfte erzeugen, auf das Rotorpaket aufgeschrumpft wird. Hierbei werden die vorgesehenen Abdeckscheiben mit O- Ringen gegen die Welle und/oder die Stirnseite eines Tragkörpers abgedichtet.
Weiter offenbart die Druckschrift DE 100 58 267 A1 einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Elektromotor einer
Spaltrohrpumpe. Dieses umfasst ein Rotorpaket mit mehreren Magneten, das drehfest mit einer Welle verbunden ist, wobei an mindestens einer Stirnseite des Rotorpakets eine das Rotorpaket abdeckende Abdeckscheibe angeordnet ist. Im Weiteren ist insbesondere zur Reduzierung des Montageaufwandes ein Axiallager zur axialen Lagerung des Rotors in die Abdeckscheibe integriert.
Aus der Druckschrift EP 1 533 883 A1 ist ein Permanentmagnetrotor des Typs bekannt, um in einen elektrischen Motorstator eingesetzt zu werden. Dieser Permanentmagnetrotor umfasst einen Kern, eine Antriebswelle, die von den gegenüberliegenden Enden des Kernes herausführen, und ein Behältergehäuse, in dem der Kern positioniert ist und von welchem die Antriebswelle hervortritt.
Die Druckschrift EP 1 843 449 A1 offenbart einen elektrischen Motor, mit Hilfe dessen Flüssigkeiten durch eine Pipeline transportiert werden können. Der elektrische Motor umfasst eine Rotoranordnung, die eine Reihe von Magneten aufweist, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Die Rotoranordnung ist
korrosionsbeständig ausgebildet.
Spaltrohrpumpen dienen zur Förderung von fluiden Medien. Sie zeichnen sich durch das Fehlen von drehbeaufschlagten Dichtungen aus. Der bürstenlose Rotor oder Läufer für den Drehantrieb des auf gleicher Welle aufgesetzten
Pumpenlaufrades läuft im Fluid gefüllten Bereich. Der Stator, der die elektrischen Anschlüsse des Elektromotors zum Antrieb der Pumpe aufweist, ist dabei über ein sog. Statorspaltrohr vom Fluid gefüllten Bereich der Spaltrohrpumpe hermetisch dicht abgeriegelt. Ferner ist es bekannt, dass der auf der Welle sitzende magnetisch aktive Rotorkörper mit einem Rotorspaltrohr und zugehörigen Endkappen, meist aus Edelstahlblech, vor mechanischen Beschädigungen umhüllend versehen ist. Diese Umhüllung ist jedoch nicht fluid gedichtet.
Nachteilig ist es daher, dass beim Einsatz derartiger Spaltrohrpumpen in für das Material des Rotorkörpers aggressiven Medien, wie beispielsweise Seewasser, ein Kontakt des Fluids mit dem Rotorkörper nicht verhindert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rotor für elektrische Spaltrohrpumpen anzugeben, dessen Rotorkörper nicht dem Fluid ausgesetzt ist.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die Kappe an der Durchführung für die Welle eine innen umlaufende Ringnut zur Aufnahme eines ersten O-Ringes aufweist und die Kappe in der schmalen äußeren Mantelfläche, an der das Rotorspaltrohr anliegt, eine außen umlaufende Ringnut zur Aufnahme eines zweiten O-Ringes aufweist. Hierdurch ist insbesondere gewährleistet, dass bei einem Wärmelastwechsel der Rotor nicht undicht wird. Die Kappe an der Durchführung für die Welle weist eine innen umlaufende Ringnut zur Aufnahme eines ersten O-Ringes auf, wobei hierdurch eine präzise Aufnahme des O- Ringes und insoweit eine auch bei wechselnden thermischen Beanspruchungen dauerhaft dichte Verbindung zur Welle sichergestellt wird. Ebenso erfolgt eine dauerhaft dichte Verbindung zum Rotorspaltrohr dadurch, dass die Kappe in der schmalen äußeren Mantelfläche, an der das Rotorspaltrohr anliegt, eine außen umlaufende Ringnut zur Aufnahme eines zweiten O-Ringes aufweist.
Um unerwünschte Korrosionen an dem von außen mit dem zu pumpenden Fluid benetzten Rotorspaltrohr zu vermeiden, ist das Rotorspaltrohr aus Seewasser beständigem Blech hergestellt.
Wenn die Kappen aus Kunststoff bestehen, können sie leicht an die
einzuhaltenden Maße angepasst und verarbeitet werden.
Ergänzend zur O-Ringdichtung zwischen der Außenseite der Kappen und dem Rotorspaltrohr kann das Blech außenseitig um die Kappen eingerollt ausgebildet sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figur dargestellt. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Spaltrohrpumpe im Längsschnitt und
Fig. 2 eine Spaltrohrpumpe mit dem in Fig. 1 dargestellten Rotor im
Längsschnitt.
Fig. 1 zeigt einen bürstenlosen Rotor 1 im Längsschnitt. Der Rotor 1 weist auf eine Welle 1 1 , einen Rotorkörper 12, der die Welle 12 umgebend auf dieser fest angeordnet ist, ein Rotorspaltrohr 13, das die zylindrische Umfangsfläche des Rotorkörpers 12 umschließt, und zwei an den Stirnseiten des zylinderförmigen Rotorkörpers 12 angeordnete Kappen 14. Die Kunststoffkappe 14 weist eine Durchführung 141 in Form einer dem Außendurchmesser der Welle 1 1 entprechenden Bohrung auf. In dieser Durchführung 141 der Kappe 14 ist eine innen umlaufende Ringnut 142 zur Aufnahme eines ersten O-Rings 15 vorgesehen. In der schmalen äußeren Mantelfläche der Kappe 14 ist weiter eine außen umlaufende Ringnut 143 zur Aufnahme eines zweiten O-Ringes 16 angebracht.
Bevorzugt ist das Rotorspaltrohr 13 als Blechmantel aus dünnem Seewasser beständigem Edelstahlblech gefertigt und um die Außenkanten der
Kappen 14, 14 in Form einer eingerollten Kante 17 verarbeitet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Rotor 1 Bestandteil einer Spaltrohrpumpe, die am längeren freien Ende der Welle 1 1 ein Pumpenlaufrad 18, aufgepresst auf die Welle 1 1 , aufweist.
Angetrieben wird der Rotor 1 von dem im Stator elektrisch erzeugten, wechselnden Magnetfeld. Der Stator 2 weist zur hermetischen Abschirmung seiner elektrischen Einrichtungen von dem von der Pumpe zu fördernden Fluid ein Statorspaltrohr 21 auf, das aus einem nicht magnetisierbaren,
korrosionsbeständigen Material (z. B. Edelstahl oder eine Nickellegierung) hergestellt ist. Übliche Materialdicken sind 0,3 mm.
Beim Betrieb der so aufgebauten Spaltrohrpumpe gelangt das zu fördernde Fluid im Bereich des Rotors 1 , so dass Gleitlager 22 vom zu fördernden Fluid geschmiert ausgebildet sind. Das zu fördernde Fluid kann in dem minimalen Spaltbereich der zwischen dem äußeren Spaltrohr 21 und dem am Rotor 1 mitdrehenden Rotorspaltrohr 13 den gesamten Rotor umfließen. Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Abdichtung des Rotospaltrohrs 13 mit den Kappen 14 auf der Welle 1 1 des Rotors 1 ist jedoch der um die Welle 1 1 gebildete Ringraum, in dem sich der Rotorkörper 12 befindet, ebenfalls hermetisch von dem Fluid abgedichtet. Somit kann ein aggressives Fluid, wie es beispielsweise Seewasser ist, nicht zu einer unerwünschten Korrosion des Rotorkörpers, der aus magnetisierbaren Blechpaketen besteht, führen. Somit wird sicher ein korrosionsbedingtes Aufblühen des Rotorkörpers und damit ein Klemmen des Rotors im Statorspaltrohr vermieden. Im Ergebnis wird die Lebensdauer einer derartigen Spaltrohrpumpe auch beim Pumpen von aggressiven Fluiden, wie beispielsweise Seewasser erheblich verlängert.
Bezugszeichenliste
I Rotor
I I Welle
12 Rotorkörper
13 Rotorspaltrohr
14 Kappe
141 Durchführung
142 innen umlaufende Ringnut
143 außen umlaufende Ringnut
15 erster O-Ring
16 zweiter O-Ring
17 eingerollte Kante
18 Pumpenlaufrad 2 Pumpenkörper
20 Stator
21 Statorspaltrohr
22 Gleitlager
23 Gegenlaufplatte

Claims

A N S P R Ü C H E
Bürstenloser Rotor für elektrische Spaltrohrpumpen mit einer Welle und einem auf der Welle sitzenden Rotorkörper, der mit einem Rotorspaltrohr mit an den Stirnseiten angeordneten Kappen mit Durchführungen für die Welle versehen ist, wobei die Kappen zur Welle und zum Rotorspaltrohr abgedichtet sind und für die Abdichtung O-Ringe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe an der Durchführung für die Welle eine innen umlaufende Ringnut zur Aufnahme eines ersten O-Ringes aufweist und die Kappe in der schmalen äußeren Mantelfläche, an der das Rotorspaltrohr anliegt, eine außen umlaufende Ringnut zur Aufnahme eines zweiten O-Ringes aufweist.
Bürstenloser Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kappen aus Kunststoff bestehen.
Bürstenloser Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorspaltrohr aus Seewasser beständigem Blech hergestellt ist.
4. Bürstenloser Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech außenseitig um die Kappen eingerollt ausgebildet ist.
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