DE2026461A1

DE2026461A1 - Gekapseltes Motor- und Pumpennaggretat

Info

Publication number: DE2026461A1
Application number: DE19702026461
Authority: DE
Inventors: Ryuiehi; Harimaya Seizi; Agata Akihiko; Morishima Kunio; Tsutsui Toshiaki; Kano Yasuhiro; Tokio Sato
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1969-05-29
Filing date: 1970-05-29
Publication date: 1970-12-03
Also published as: CH522825A; DE2026461B2; US3637329A; NL7007844A; GB1312964A; NL147516B; DE2026461C3; FR2048911A5; JPS5038801B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine durch einen Motor antreibbare Pumpe und betrifft insbesondere eine gekapselte Motor- und Pumpenbaugruppe·

Bei auf bekannte Weise ausgebildeten Motor- und Puapenbaugruppen sind eine Innenfläche eines Stators und eine Außenfläche des Läufers eines Antriebsmotor» zum Zweck des Abdichtens nit Blechteilen aus einem η mn ague tischen und korrosionsbeständigen Stahl so verschweißt, daß ein Teil der durch die Pumpe geförderten Flüssigkeit einem Austrittsanschluß der Pumpe entnommen wird, um dem hinteren Teil einer Läuferkammer durch eine Bohrleitung zugeführt zu werden, und außerdem kann Flüssigkeit von einem im Lager vorgesehenen Aussparung aus durch einen Spalt zwischen dem Läufer und dem Stator, durch ein vorderes Lager, einen sich durch die Welle erstreckenden Kanal und eine im Läufer der Pumpe ausgebildete Ausgleichsöffnung strömen·

Bei dieser bekannten Konstruktion sind alle drehbaren Teile des Pumpenläufers und des Motorläufere vollständig von der flüssigkeit umgeben, es sind keinerlei bewegliche Teile vorhanden, die eich durch die mit der Flüssigkeit in Berührung

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stehenden Bauteile hindureih nach außen erstrecken,

und diese bekannte Konstruktion bietet bei ihrer Verwendung beim Durchführen von Prozessen zahlreiche Vorteile.

Jedoch umfassen diese bekannten Pumpen gewöhnlich eine Pumpenbaugruppe, eine Statorbaugruppe und eine Läuferbaugruppe, die zu einer konstruktiven Einheit zusammengefaßt sind, so daß es unmöglich ist, die Konstruktion der Pumpe zu standardisieren. Hit anderen Worten, man benötigt bei den gekapselten Motorpumpen bekannter Art drei verschiedene Konstruktionen von Motorbaugruppen, die im folgenden als "Baugruppen bekannter Art" bezeichnet werden, und zwar erstens für Motorpumpen der bekannten Art, zweitens für Motorpumpen, die mit einer Mantelbaugruppe ausgerüstet sind, und drittens für Motorpumpen mit einem mantelförmigen Wärmetauscher, obwohl der benötigte Motor und das Pumpengehäuse den gleichen Durchmesser haben· Somit muß man zur Verwendung bei den drei genannten Bauarten entsprechend den Unterschieden zweischen den Durchmessern der Pumpengehäuse eine entsprechende Zahl von unterschiedlich bemessenen Motorbaugruppen vorsehen, und außerdem benötigt man bei jeder dieser drei Konstruktionen eine zusätzliche Motorbaugruppe, deren Konstruktion sich nach der Schutzart des Motors, z.B. der E-Schutzart, der H-Schutzart oder dergleichen, richtet. Zusätzlich zu diesen bekannten Konstruktionen und den verschiedenen Motorschutzarten gibt es noch weitere Konstruktionen für sehr hohe bzw« sehr niedrige Temperaturen sowie für Aufschwemmungen, die im folgenden als "für den Betrieb bei hoherTemperatur bestimmte Konstruktionen¹¹ bezeichnet werden, und bei denen der Stator etwas anders ausgebildet ist.

Zur Verwendung in Verbindung mit einem Motor einer bestimmten Leistung, d.h· bei einer gekapselten Motorpumpe bekannter Art mit dem Pumpengehäusedurchmesser A, benötigt man z.B. insgesamt sieben verschiedene Ausführungsarten der Motorbaugruppe, und zwar drei Baugruppen bekannter Art für

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llotoren mit der Schutzart Έ, drei verschiedene Motorbaugruppen für Motoren mit der Schutzart H sowie eine zusätzliche Konstruktion für den Betrieb bei hohen Temperaturen; wenn man den gleichen Antriebsmotor in Verbindung mit einer Pumpe mit dem Gehäusedurchmesser B zu verwenden wünscht, benötigt man somit ebenfalls insgesamt sieben verschiedene Konstruktionen· Wenn man den gleichen Motor bei verschiedenen Pumpengehäusedurchmessern X verwenden will, benötigt man entsprechend verschiedene, und zwar sieben, Ausführungsarten des Stators·

Zweitens ist bei Motorpumpenbaugruppen bekannter Art das Lager am vorderen Lagergehäuse angeordnet, und eine selbsttätige Vorrichtung zum Ausgleichen von Axialkräften ist zwischen einem Abschnitt, der die Bückwand des Pumpengehäusea bildet, und der Rückwand des Pumpenläufer« angeordnet. Da sich jedoch bei den verschiedenen Pumpen die Durchmesser d und D unterscheiden, und da der Innendurchmesser bei den verschiedenen Pumpengehäusen variiert, ist es bis jetzt erforderlich, für jede Pumpe selbst dann ein auf besondere Weiee ausgebildetes Lagergehäuse selbst dann herzustellen, wenn jeweils ein Motor der gleichen Bauart verwendet wird.

Gemäß der Erfindung sollen nunmehr die vorstehend geschilderten Nachteile und Unbequemlichkeiten vermieden werden, und die Erfindung sieht eine neuartige Pumpe vor, die so ausgebildet ist, daß man je nach dem Verwendungszweck jede gewünschte Pumpenbaugruppe mit jeder gewünschten Motorbaugruppe vereinigen kann.

Zu dem genannten Zweck ist gemäß der Erfindung das bis jetzt gebräuchliche vordere Lagergehäuse unterteilt, und zwar in ein eigentliches vorderes Lagergehäuse, das lediglich dazu dient, das einen wichtigen Bestandteil der Motorbaugruppe bildende Lager zu unterstützen, sowie in eine mit einer öffnung versehene Scheibe, die als wichtiges Element der Pumpenbaugruppe eine automatisch arbeitende Vorrichtung zum Ausgleichen von Axialkräften bildet; hierbei sind die Pumpen-

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baugruppe und die Motorbaugruppe durch ein Zwischenstück miteinander verbunden·

Ferner sieht die Erfindung eine Pumpe vor, bei der die Motorbaugruppe je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck mit einer läantelbaugruppe oder einer Wärmetauscherbaugruppe ausgerüstet ist. Weiterhin sieht die Erfindung eine Pumpe vor, bei der das Lagergehäuse der Motorbaugruppe mit einer Führungsscheibe versehen ist, die entsprechend dem Verwendungszweck der Motorpumpe eine Ansaug-Einlaßirerbindung für einen Hilfspumpenläufer feildet. Schließlich sieht die Erfindung eine Motor- und Pumpenbaugruppe der genannten Art vor, die sich mit geringen Kosten herstellen läßt und mit einem hohen Wirkungsgrad arbeitet·

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert»

Fig. 1 zeigt teilweise schematised, in einem Längsschnitt eine bekennte Konstruktion einer gekapselten Motorpumpe.

Fig. 2 zeigt in einem vergrößerten Teilschnitt eine erfindungsgemäße Pumpe in einer standardisierten Ausführungsform.

Fig. 5 ist ein vergrößerter Teilschritt durch eine besondere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe für den Betrieb bei hohen Temperaturen.

Fig. 4 zeigt in einem Teilschnitt eine erfindungsgemäße, mit einer Mantelbaugruppe versehene Pumpe.

Fig. 5 ähnelt Fig. 4, zeigt jedoch eine erfindungsgemäße Pumpe, die mit einer Wärmetauscherbaugruppe der Mantelbauart versehen ist»

In den Zeichnungen sind ähnliche Bauteile jeweils mit gleichen Besugszahlen bezeichnet; in Figo 1 erkennt man

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in einem Längsschnitt eine gekapselte Motor- und Pumpenbau- gruppe bekannter Art, bei der die Innenfläche eines Stators 10 und eine Außenfläche eines Läufers 12 des Antriebsmotors zum Zweck des Abdichtens mit Blechteilen 14 aus einem unmagnetischen und korrosionsbeständigen Stahl so verschweißt sind, daß dem Pumpenauslaß 16 ein Teil der durch die Pumpe geförderten Flüssigkeit entnommen wird, um über eine Umwälzleitung 18 zum hinteren Teil einer Kammer 20 am hinteren Ende des Motorläufers geleitet zu werden; von der Kammer 20 aus strömt die entnommene Flüssigkeit durch eine kanalförmige Aussparung eines Lagers 22, einen zwischen dem Läufer 12 und dem Stator 10 vorhandenen Kingspalt 24, ein vorderes Lager 25, einen sich durch eine Welle 26 erstreckenden Kanal und schließlich durch eine in einem Pumpenläufer 28 ausgebildete Ausgleichsöffnung 30.

Das vordere Lager 25 ist in ein vorderes Lagergehäuse eingebaut, und eine automatisch arbeitende Vorrichtung zum Ausgleichen von Axialkräften ist zwischen einem Lagergehäuseabschnitt 33f der einen Eückwandteil des Lagergehäuses 32 bildet, und einer Rückwand 29 des Pumpenläufers 28 vorgesehen·

Ferner erkennt man in Fig. 1 ein Pumpengehäuse 34, eine Abschlußplatte 36, eine ringförmige Umschließung 38 für den Stator, eine Motor- und Pumpenwelle 40 sowie ein hinteres Lagergehäuse 42.

Gemäß der Erfindung ist eine Pumpenbaugruppe 44 mit dem Pumpengehäuse 34, das mit einem Einlaß und einem Auslaß versehen ist, ferner mit dem Läufer 28 und dem die Rückwand des Pumpengehäuses 34 bildenden Lagergehäuseabschnitt 33 so ausgebildet, daß sie eine Pumpenbaugruppe bildet, deren Aufbau und Gestalt sich nach der Ausbildung des Pumpenläufers 28· und des Pumpengehäuses 34 richtet, die jedoch von der Motorbaugruppe völlig unabhängig ist.

Die Motorbaugruppe umfaßt eine Statorbaugruppe 46 mit

der strinseitig angeordneten Abschlußplatte 36, die ringför-

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— ο «·

mige Statorumschließung 38, den Stator 10 sowie das zugehörige Stahlblech 14, während die Läuferbaugruppe 48 den Läufer 12, die dem Läufer des Motors und dem Pumpenläufer gemeinsame Welle 40 und die beiden Lagergehäuse 32 und 42 umfaßt.

Gemäß der Erfindung ist die Motorbaugruppe so ausgebildet, daß sie den gewünschten elektrischen Eigenschaften des Motors entspricht, daß sie jedoch eine Einheit bildet, die nicht nur von der vorstehend beschriebenen Pumpenbaugruppe 44 unabhängig ist, sondern auch von der Mantelbaugruppe bzw. der Wärmetauscherbaugruppe der Mantelbauart sowie von der für den Betrieb bei hohen !Temperaturen geeigneten Pumpenbaugruppe; hierauf wird im folgenden näher eingegangen«

Die gewünschte Standardisierung der Pumpe wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eine bestimmte Pumpenbaugruppe mit einer bestimmten Motorbaugruppe mit Hilfe eines Zwischenstücks vereinigt wird, dessen Konstruktion reiter unten näher beschrieben wird; das zu verwendende Zwischenstück wird unter Berücksichtigung der bekannten Leistung der Pumpenbaugruppe, der Gefällehöfee und der Leistung der Motorbau·«· gruppe ausgewählt.

Gemäß Pig. 2 und 3 ist ein Zwischenstück 50 vorgesehen₉ das als ringförmiges Bauteil mit der erforderlichen Dicke ausgebildet ist; Eig. 2 zeigt den Querschnitt eines Zwischenstücks 50 für die normale Ausführungsform eines Pumpen- und Motoraggregfcfcs, ,während Jig. 3 eine andere Ausführungsform des Zwischenstücks 50 zeigt, das für den Betrieb bei hohen Temperaturen geeignet ist, d.h_B wenn eine Wärmeisolierung erforderlich ist; es sei jedoch bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf die beiden in Pig» 2 und 3 gezeigten Querschnitt sformen der Zwischenstücke 50 beschränkt_β Das Zwischenstück 50 liegt mit einer Stirnfläche 52 an-einer benachbarten Stirnfläche 56 einer stirnseitigen Yerschlußplatte 54 an, wenn es mit Hilfe von Befestigungsmitteln an der Motorbaugrupbefestigt ist, während die andere Stirnfläche 58 des

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Zwischenstücks an einer benachbarten Stirnfläche der Pumpenbaugruppe anliegt, wenn es mit der Pumpenbaugruppe mit Hilfe von Befestigungsmitteln verbunden ist.

Somit ist es unbedingt erforderlich, das Zwischenstück 50, das die jeweils gewählte Form hat, mit Hilfe von Befestigungsmitteln mit der Pumpenbaugruppe zu verbinden.

Fig. 3 zeigt eine bei hohen Temperaturen betreibbare Pumpe, bei der ein an der Läuferwelle 40 befestigter Hilfspumpenläufer 60 in einer zwischen dem Zwischenstück 50 und dem vorderen Lagergehäuse 64 liegenden Hilfspumpenkammer 62 arbeitet.

Bei einer Pumpe der standardisierten Bauart wird die Flüssigkeit mit Hilfe des Hilfspunpenläufers 60 von der Hilfspumpenkammer 62 aus über einen Austrittskanal 66 in dem Zwischenstück 50 zu einer Umwälzleitung 68 gefördert, so daß ein unabhängiger Kreislauf vorhanden ist, in dem diese Flüssigkeit zirkulieren kann·

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist gemäß der Erfindung eine Führungescheibe 70 an der ihr benachbarten, in der Umfangerichtung verlaufenden Stirnfläche 74 eines Endabschnitts 72 des vorderen Lagergehäuses 64 befestigt, so daß die umgewälzte Flüssigkeit, die über einen Kanal 76 im vorderen Teil des vorderen Lagergehäuses 64 zugeführt wird, um zu der Hilfspumpenkammer 62 zu gelangen, so zur Saugseite des Hilf3-pumpenläufers 60 geleitet wird, daß eine bessere Umwälzung der Flüssigkeit erzielt wird, und daß der Druck dieser Flüssigkeit durch den Hilfspumpenläufer auf den gewünschten Wert gebracht wird.

Eine mit einem oder mehreren Durchlässen versehene Düsenplatte 78 liegt mit ihrer linken Stirnfläche 80 gemäß Fig. 3 an der ihr benachbarten Stirnfläche des Zwischenstücke 50 an, und die von der Stirnfläche 80 abgewandte Stirnfläche 82 der Düsenscheibe 78 bildet eine automatisch arbeitende

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Vorrichtung zum Ausgleichen von Axialkräften, die zwischen der Rückwand 29 (Fig. 1) und dem Pumpenläufer 28 zur Wirkung kommt.

Bei der in Fig. 1 dargestelltem Pumpe "bekannter Art bestehen die Düsenscheibe (entsprechend der Düsenseheibe 78 nach Fig. 3) und das vordere Lagergehäuse 32 (entsprechend dem vorderen Lagergehäuse 64 nach Fig. 3) aus einem Stück. Gemäß einem der wichtigen Merkmale der Erfindung sind das vordere Lagergehäuse 64 für das einen wichtigen Bestandteil der Motorbaugruppe bildende Lager und die Düsenscheibe 78 die als wichtiger Bestandteil der Pumpenbaugruppe eine auto- W matische Vorrichtung zum Ausgleichen axialer Kräfte bildet, voneinander getrennt angeordnet.

Zwar liegt gemäß Fig. 3 eine radial nach außen gerichtete äußere Umfangsfläche 84 an einer inneren Umfangafläche eines Endabschnitts 88 eines Pumpengehäuses 86 an, doch könnte die Düsenscheibe auch nur an dem Zwischenstück 50 befestigt sein, oder der Flächeninhalt der Stirnfläche 80 der Düsenscheibe 78 könnte größer sein, und diese Stirnfläche könnte an einer Stirnfläche 92 des Pumpengehäuses 86 anliegen.

Eine Stirnfläche 94 des vorderen Lagergehäuses 64 liegt an der Bodenfläche 96 (Fig. 2) einer Aussparung auf der Vorderseite der Verschlußplatte 54 an, und die genannten Flächen sind durch eine Befestigungsvorrichtung miteinander verspannt, oder der Endabschnitt 72 dee vorderen Lagergehäuses 64 kann in der Weise vergrößert sein, daß der Stirnfläche 94 eine vollständige Stirnfläche der Verschlußplatte 94 zugewandt ist und an ihr anliegt.

Die stirnseitige Verschlußplatte 54 begrenzt zusammen mit der rohrförmigen Umschließung 98 für. den Stator, dem Bauteil 14 aus Stahlblech und einer am hinteren Ende angeordneten Verschlußplatte 100 (Fig. 1) eine Kammer zum Aufnehmen der Statorbaugruppe, und bei der bekannten Pumpe nach Fig. Λ ist die Verschlußplatte am vorderen Ende mit einem Lagerg"e-

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häuse bekannter Art und dem Pumpengehäuse oder aber nur mit· dem auf bekannte Weise ausgebildeten Lagergehäuse verbunden.

Gemäß der Erfindung ist die vordere stirnseitige Verschlußplatte 54 an dem vorderen Lagergehäuse 64 und dem Zwischenstück 50 befestigt, oder sie ist nur mit dem Lagergehäuse 64 verbunden; das letztere geht für den Fall, daß der Endabschnitt 72 des Lagergehäuses 64 so weit nach außen ragt, daß der Stirnfläche 94 eine vollständige Stirnfläche der Verschlußplatte 54 gegenüber liegt. Daher kann man den flanschförmigen Abschnitt, der bei der bis jetzt gebräuchlichen Verschlußplatte erforderlich ist, um eine starre Verbindung zu dem Pumpengehäuse herzustellen, fortlassen, so daß eine äußere Umfangsflache 102 (Fig. 2 und 3) einer Verschlußplatte 54 vorhanden sein kann, die mit der Außenfläche der Statorumschließung 98 fluchtet; dies ist für den Fall von Bedeutung, daß dem Motor- und Pumpenaggregat eine Mantelbaugruppe oder ein Wärmetauscher der Mantelbauart zugeordnet oder von dem Aggregat getrennt werden soll·

Wie erwähnt, wälzt das gekapselte Motor- und Pumpenaggregat einen Teil der geförderten Flüssigkeit um, damit diese Flüssigkeit dem Motor Wärme entzieht und gleichzeitig das Lager schmiert· Wenn sich die geförderte Flüssigkeit jedoch auf einer erhöhten Temperatur befindet, kann sie keine Kühlwirkung ausüben, und in diesem Fall ist es erforderlich, eine Mantelbaugruppe oder eine Wärmetauscherbaugruppe der Mantelbauart vorzusehen, die die äußere Umfangsflache der Statorbaugruppe der Pumpe oder der Statorumschließung 98 umschließt.

Gemäß der Erfindung sollen daher Maßnahmen getroffen werden, die es ermöglichen, der Motorbaugruppe nach Bedarf öine Mantelbaugruppe oder eine Wärmetauscherbaugruppe der Mantelbauart zuzuordnen.

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In Fig. 4 erkennt man eine Mantellbaugruppe 104 mit einem Mantelkörper oder Ring 106_? einer Deckplatte 108, einer Dichtung 110, einer AblaßschrauTbe 112 und einem Einlaß 114 für das kalte Kühlmittel und einem AuslaB für das erwärmte Kühlmittel; gemäß Fig» 5 kann außerdem eine Kühlschlange 128 vorgesehen sein, durch die ein Teil der geförderten Flüssigkeit hindurchgeleitet wird«

Die Innendurchmesser der Mantelkörper 106 und 118 können vorzugsweise gleich dem Außendurchmesser der Statorumschließung 98 sein₉ so daß die Mantelhaugruppe 104 nach Fig. 4 oder die Wärmetauseherbaugruppe 116 der Mantelbauart nach. Fig. 5 nach Bedarf auf der erfindungsgemäßen Motorbaugxuppe angeordnet werden können^

Patentansprüche:

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Claims

P A TENTA H SPRUCH E

1·) Gekapseltes Motor- und Pumpenaggregat, gekennzeichnet durch eine Pumpenbaugruppe mit einem Pumpengehäuse (86) mit einem Ansaugeinlaß und einem Förderauslaß, sowie mit einem Pumpenläufer und einer Düsegecheibe (78) und durch eine Motorbaugruppe mit einer Statorbaugruppe, einer Läuferbaugruppe, einem Lager, einem Lagergehäuse und einer Läuferwelle (40), wobei die Pumpenbaugruppe und die Motorbaugruppe konstruktiT voneinander unabhängig sind, wobei die Pumpenbaugruppe und die Motorbaugruppe jeweils eine von mehreren verwendbaren Baugruppen sind, die denjenigen Betriebsbedingungen angepaßt sind, und wobei die Motorbaugruppe mit der Pumpembaugruppe durch ein Zwischenstück (50) verbunden ist.
2.

Motor- und Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse in zwei Bauteile unterteilt ist, und zwar in ein vorderes Lagergehäuse (64),'das nur dazu dient, das einen wichtigen Bestandteil der Motorbaugruppe bildende Lager zu unterstützen, und eine Düsenscheibe (78), die als eine einen wichtigen Bestandteil der PuMpenbaugruppe bildende automatische Vorrichtung zum Ausgleichen von Axialkräften zur Wirkung kommt·
3. Motor- und Pumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch g e k e nnzeichne t , daß das vordere Lagergehäuse (64) der Motorbaugruppe an einer seiner Stirnflächen (74) mit Führungsscheibenmittein (70) versehen ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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4· Motor- und Pumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet _r daß die Statorbaugruppe der Motorbaugruppe an ihrer äußeren Umfangsfläehe nach Bedarf mit einer Mantelbaugruppe (104) versehen istο
5. Motor- und Pumpenaggregat sach einem der Ansprüche 1

bis 3» dadurch gekennzeichnet^ daß dia Statorbaugruppe der Motorbaugruppe an ihrer äußeren Uiaf angsfläehe nach Bedarf mit ©iaer VSärmetauscherbaugruppe (116) der Mantelbauart versehen ist®

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