DE4203482C2 - Tauchpumpenaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchpumpenaggregat mit den im Oberbe­ griff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen.

Ein derartiges Tauchpumpenaggregat ist beispielsweise aus DE 36 09 311 C2 bekannt. Aus dieser Druckschrift ist auch der grundsätzliche Aufbau solcher Aggregate zu entnehmen, die vor­ wiegend zur Förderung reinen oder leicht verschmutzten Wassers benutzt werden. Aufgrund der mannigfaltigen Einsatzmöglichkeiten ist dieser Pumpentyp zum Massenprodukt geworden, das im Hinblick auf Materialeinsparungen sowie einfacherer und automatisierungs­ fähiger Fertigung ständig weiterentwickelt wird. Mit einer solchen Weiterentwicklung befaßt sich auch die vorliegende Erfindung. Sie stellt sich die Aufgabe, bei kompakter Bauweise des Aggregats das sonst übliche Vergußmittel, mit dem der Statorraum ausgegossen ist, einzusparen.

Beim Verzicht auf das Statorvergußmaterial treten Probleme auf. Es besteht die Gefahr, daß aufgrund des fehlenden Vergußmaterials der Wicklungskopf an seinem Außenumfang in unmittelbaren Gehäusekon­ takt kommt, dies insbesondere dann, wenn das Gehäuse zu seinen Enden hin leicht konisch ausgebildet ist. Eine solche Ausbildung wird bevorzugt, da dann das Tauchpumpenaggregat problemlos auch durch verhältnismäßig enge Öffnungen hindurchgeführt und ggf. wieder herausgezogen werden kann, ohne daß die Gefahr des Sichverkantens besteht. Bei solchen zu den Stirnseiten konisch zulaufenden Gehäusen besteht also eine Kurzschlußgefahr, da die auf der Wicklung befindliche Isolationsschicht im Laufe der Zeit beim Kontakt mit dem Gehäuse durch die Betriebsschwingungen beschädigt werden kann. Im übrigen ist eine unmittelbare Anlage des Wicklungskopfes an dem metallischen Gehäuse schon aufgrund der elektrischen Sicherheits­ bestimmungen unzulässig. Zur Vermeidung dieses Problems müßte dafür gesorgt werden, daß der Abstand zwischen Wicklung und Gehäuse vergrößert wird, wodurch die Gesamtgröße des Aggregats zunimmt und damit auch die Material- und Fertigungskosten.

Weiterhin besteht das Problem, daß innerhalb des Statorraums übli­ cherweise ein Kondensator angeordnet ist, der bei bekannten Kon­ struktionen in die Vergußmasse eingebettet und durch diese innerhalb des Gehäuses gehalten ist. Bei fehlender Vergußmasse ist somit eine zusätzliche Halterung für den Kondensator zu schaffen, wodurch die Fertigung des Aggregats verteuert wird. Die hierdurch entstehenden Mehrkosten liegen in einer Größenordnung, welche die wirtschaftli­ chen Vorteile der Einsparung dieser Vergußmasse zweifelhaft er­ scheinen lassen.

Schließlich können, je nach Belastung des Motors, beim Fehlen der Vergußmasse thermische Probleme innerhalb der Statorwicklung auftreten, da die dort entstehende Verlustwärme nicht mehr in aus­ reichendem Maße abgeführt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Tauchpumpenaggregat so auszubilden, daß einerseits die beim Einsparen der Vergußmasse erwähnten Vorteile, insbesondere Fertigungskostenvorteile erreicht werden, ohne daß die obigen Nachteile auftreten, um eine wirtschaftlichere Herstellung solcher Tauchpumpenaggregate zu ermöglichen.

Aus US-PS 2,668,925 ist zwar ein Elektromotor bekannt, bei dem die Wicklungsköpfe mit Papierstreifen abgedeckt sind, um einen Kurz­ schluß am metallischen Gehäuse zu vermeiden, doch ist dort weder ein Kondensator anzuordnen, noch stellen sich die Probleme wie sie bei Tauchpumpenaggregaten der eingangs erwähnten Art auftreten, insbesondere bei konisch zulaufenden Gehäuseenden. Dieser Druck­ schrift sind somit keine Anregungen zum Lösungsansatz der oben aufgeführten Problematik zu entnehmen.

Entsprechendes gilt für den aus GB-PS 591,835 bekannten Stand der Technik. Dort ist ein Pumpenaggregat beschrieben, dessen Motor Wicklungsköpfe mit einer Ummantelung aufweist, doch vermag diese Druckschrift hinsichtlich der eingangs beschriebenen Problematik keine Anregungen zu vermitteln, da es sich weder um ein Tauch­ pumpenaggregat handelt, noch ein Kondensator innerhalb des Stator­ raumes angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung wird die weiter oben dargelegte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Welche der Schutzkappen sich wie weit über den Außenumfang des Wicklungskopfes erstrecken, hängt von den geometrischen Verhältnissen innerhalb des Aggregats ab.

Diese Erstreckung der Wicklungskopfschutzkappen über den Außen­ umfang des Wicklungskopfes soll zumindest dort vorgesehen sein, wo die Gefahr einer unmittelbaren Berührung zwischen Wicklungskopf und Gehäuse besteht. Es wird hier also durch die Wicklungskopf­ schutzkappe eine zusätzliche elektrische Isolation zwischen Wicklungs­ kopf und Gehäuse erreicht, die zudem einen unmittelbaren mechanischen Kontakt zwischen dem Außenumfang der Wicklung und dem Gehäuse verhindert. Durch diese Ausbildung ist es möglich, den Außendurchmesser des Statorgehäuses auf ein Minimum zu reduzieren, ohne die elektrische Sicherheit des Aggregates zu vermindern.

Die Kondensatorhalterung an der Wicklungskopfschutzkappe gewähr­ leistet nicht nur eine sichere Befestigung des Kondensators innerhalb des Statorgehäuses trotz Verzicht auf Vergußmasse, sondern ist zudem fertigungstechnisch besonders günstig. Die ohnehin erforder­ liche Wicklungskopfschutzkappe kann durch geringfügige Modifikatio­ nen zur Halterung des Kondensators ausgebildet werden. Da es sich bei den Wicklungskopfschutzkappen in der Regel um Spritzgußkunst­ stoffteile handelt, stellt eine solche Anformung, sei es zur Halterung des Kondensators oder aber zur Abdeckung eines Teils des Außen­ umfangs eines Wicklungskopfes, keinen nennenswert erhöhten Kosten­ aufwand bei der Fertigung dar. Insbesondere ist die Halterung des Kondensators von der Wicklungskopfschutzkappe montagetechnisch von Vorteil, denn die elektrische Verdrahtung kann erfolgen, bevor der äußere Teil des Gehäuses aufgesetzt wird. Vorteilhaft wird dabei der Kondensator innerhalb eines elektrisch isolierenden Kunststoff­ gehäuses eingegossen, das dann lediglich durch Rastung an der oberen Schutzkappe festlegbar ist.

Bei den bisherigen Tauchpumpenaggregaten verjüngt sich das Stator­ gehäuse zur Pumpe hin relativ stark, während es im übrigen eher zylindrisch ausgebildet ist. Für diese Konstruktion ist es zweckmä­ ßig, die untere Schutzkappe mit einem den Wicklungskopf zumindest teilweise umgebenden Bund auszustatten. Dieser Bund kann durch­ gehend oder auch abschnittsweise unterbrochen sein, er kann sich über einen Teil oder die Gesamthöhe des Wicklungskopfes erstrec­ ken, je nach Erfordernissen.

Um die Baugröße des Aggregates möglichst klein zu halten, insbeson­ dere im Durchmesser, ist es zweckmäßig, beide Wicklungsköpfe mit einem umgebenden Bund zu versehen, da dann das Statorgehäuse unmittelbar an diesen Bund anliegend ausgebildet sein kann, ohne die vorerwähnte Kurzschlußgefahr an den Wicklungsköpfen zu erhöhen.

Besonders vorteilhaft ist der Bund bzw. die Wicklungskopfschutz­ kappe so ausgebildet, daß sie rastend miteinander verbindbar sind. Dann kann nämlich ein und dieselbe Wicklungskopfschutzkappe sowohl für vergossene Statoren als auch für nicht vergossene einge­ setzt werden, indem lediglich dieser Bund aufgesteckt wird.

Zur Verringerung des Wärmewiderstands bei der Abfuhr der Ver­ lustwärme aus dem Stator zum Förderstrom der Pumpe wird das Statorblechpaket an seinem Außenumfang mit einer Wärmeleitpaste versehen in das Statorgehäuse eingedrückt. Diese Abfuhr der Ver­ lustwärme an das Gehäuse kann dadurch weiter gesteigert werden, daß der Bund aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet wird und mit seiner Innenseite wärmeleitend am Wicklungskopf und mit seiner Außenseite wärmeleitend am Gehäuse anliegt. Um den Wärmeüber­ gang zwischen diesen Bauteilen zu erhöhen, wird vorteilhaft auch der Raum zwischen Bund und Wicklungskopf sowie zwischen Bund und Gehäuse mit einem Wärmeleitmittel ausgefüllt. Als Wärmeleitmittel kann entweder eine Wärmeleitpaste oder aber auch ein Wärmeträge­ röl eingesetzt werden, das bevorzugt dann den gesamten Freiraum zwischen Stator und Gehäuse ausfüllt. Ein solches Öl gelangt auf­ grund seiner im Vergleich zur Paste höheren Adhäsionskräfte auch in Bereiche der Wicklung, wodurch die Wärmeabfuhr weiter erhöht werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt nicht nur in der kostengünstigeren Herstellung des Tauchpumpenaggregats im Vergleich zu bekannten Konstruktionen, sondern auch in der besseren Entsorgbarkeit. Denn die bisher verwendete Vergußmasse kann nur durch erhebliche Wärmezufuhr wieder von dem Wicklungs­ material getrennt werden, während bei dem erfindungsgemäßen Pumpenaggregat das Wicklungsmaterial ohne weiteres von übrigen Gehäuseteilen oder ggf. auch Wärmeleitmitteln getrennt werden kann.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung einen Längsschnitt durch ein Tauchpumpenaggregat nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Bund der unteren Wick­ lungskopfschutzkappe,

Fig. 3 die obere Wicklungskopfschutzkappe in perspektivischer Darstellung und

Fig. 4 einen Querschnitt durch den eingegossenen Kondensator.

Das in Fig. 1 dargestellte Tauchpumpenaggregat weist eine Kreisel­ pumpe 1 sowie einen diese antreibenden Motor 2 auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse 3 achsgleich angeordnet sind. Die Pumpe 1 ist im unteren Bereich des Gehäuses 3 angeordnet und fördert die durch seitlich im Gehäuse 3 angeordnete Ansaugöffnungen 4 eintretende Flüssigkeit zu dem am oberen Ende des Gehäuses 3 angeordneten Druckstutzen 5. Dabei wird diese Flüssigkeit zum Zwecke der Motor­ kühlung durch einen innerhalb des Gehäuses 3 vorgesehenen Rin­ graum 6 geführt, dessen Innenwand 7 Teil des hermetisch abgeschlos­ senen Statorgehäuses 8 des Motors 2 ist.

Der Motor 2 ist ein Naßlaufmotor, d. h. der Rotor 9 des Motors läuft innerhalb des Förderfluids und ist mittels eines Spaltrohrtopfes 10 von dem durch das Statorgehäuse 8 eingeschlossenen Statorraum getrennt. Innerhalb des Statorraumes sind die Statorwicklungen an­ geordnet, deren Wicklungsköpfe 11 in Fig. 1 erkennbar sind.

Der obere Wicklungskopf 11 ist durch eine elektrisch isolierende Wicklungskopfschutzkappe 12 an seiner Innen- und Stirnseite abge­ deckt. Die Wicklungskopfschutzkappe 12 für den oberen Wicklungs­ kopf 11 ist in Fig. 3 im einzelnen dargestellt. Diese Wicklungskopf­ schutzkappe 12 erstreckt sich axial über die gesamte Länge des Wicklungskopfes und radial vom Spaltrohrtopf 10 bis nahe zur Ge­ häusewand 7. Zwischen der Gehäusewand 7 und dem oberen Wick­ lungskopf ist ein ausreichender Freiraum gebildet, so daß dieser unter keinen Umständen zur Anlage an die Innenwand 7 kommen kann.

Die obere Wicklungskopfschutzkappe 12 trägt an ihrem sich in radia­ ler Richtung erstreckenden Flansch 13 Klemmen 14, an denen die (nicht dargestellten) Anschlüsse der Statorwicklung festgelegt werden. Des weiteren sind an der Oberseite dieses Flansches 13 Halterungen 15 zur Befestigung eines innerhalb eines Kunststoffgehäuses einge­ gossenen Kondensators 16 vorgesehen. An dem Kunststoffgehäuse 17 ist, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist, zu einer Seite ein im Quer­ schnitt L-förmiger Fuß 18 angeformt, sowie auf der vom Fuß abge­ wandten Seite zwei Rastzungen 19. Die Halterung 15 weist zur formschlüssigen Aufnahme des Fußes 18 zwei entsprechend aus­ ragende, im Querschnitt ebenfalls L-förmige Vorsprünge 20 auf sowie zwei Aufnahmen 21, in welche die Rastzungen 19 eingreifen. Auf diese Weise kann der Kondensator 16 mit seinem Gehäuse 17 durch einfaches Aufstecken auf die Wicklungskopfschutzkappe 12 befestigt werden, wobei sich kurze elektrische Anschlußwege ergeben, da die Anschlußklemmen 14 und die Kabeldurchfüh­ rung 22 für die elektrische Versorgung des Motors in unmittelbarer Nähe liegen, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Der untere Wicklungskopf 11 liegt durch die in diesem Bereich konische Verjüngung des Gehäuses 3, die sich zum Erhalt eines konstanten Querschnitts des Ringraums 6 auch im Bereich der Innen­ wandung 7 fortsetzt, sehr nahe an dieser an. Da das gesamte Gehäuse 3 aus geformten Blechen besteht, ist eine Anlage der Wicklung oder Teilen davon am Gehäuse 3 unbedingt zu vermeiden, da die Wick­ lung selbst in der Regel nur mit einer einfachen Isolation in Form eines Lackes beschichtet ist, bei dessen Beschädigung im Falle der Anlage am Gehäuse Kurzschlußgefahr bestünde. Die untere Wick­ lungskopfschutzkappe 23 erstreckt sich daher nicht nur über die gesamte freie Länge an der Innen- und unteren Stirnseite des Wick­ lungskopfes sondern auch an der Außenseite, so daß der Wicklungs­ kopf an den zum Statorgehäuse weisenden Seiten von der Schutz­ kappe 23 umschlossen ist. Die Wicklungskopfschutzkappe 23 ist an der Innenseite sowie im stirnseitigen Flanschbereich genauso ausge­ bildet wie die obere Wicklungskopfschutzkappe 12, jedoch ohne Klemmen und Halterung. An den Flanschbereich schließt sich jedoch ein Bund 24 an, der als gesondertes Bauteil ausgebildet ist und rastend mit dem übrigen Teil der Wicklungskopfschutzkappe ver­ bunden ist. Dieser Bund 24 ist in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Der Bund besteht aus einem besonders gut wärmeleitfähigen Kunststoff und liegt wärmeleitend am Wicklungskopf 11 einerseits und an der Wandung 7 andererseits an, so daß in diesem Bereich eine besonders gute Wärmeabfuhr an den im Ringraum 6 befindlichen Förderstrom erfolgt. Der Bund 24 weist an seiner Innenseite mehrere über den Umfang verteilte Rastnasen 25 oder einen umlaufenden Ring bzw. Ringabschnitte als Rastelemente auf, die im Querschnitt gesehen nach innen hin spitz auslaufen, so daß diese Rastnasen 25 nach dem Auf­ schieben auf den Wicklungskopf 11 hinter den Flansch der Wicklungskopfschutzkappe 23 greifen und dadurch den Bund 24 rastend mit der Wicklungskopfschutzkappe 23 verbinden. Der Raum 26 zwischen dem Bund 24 und dem Wicklungskopf 11 ist mit einer Wärmeleitpaste ausgefüllt, ebenso der Raum 27 zwischen dem Bund 24 und der Wandung 7.

Anstelle der hier in den Räumen 26 und 27 vorgesehenen Wärmeleit­ paste kann auch der gesamte Statorraum mit einem Wärmeleitmittel, z. B. einem Wärmeleitöl gefüllt sein.

Bezugszeichenliste

 1 Kreiselpumpe
 2 Motor
 3 Gehäuse
 4 Ansaugöffnungen
 5 Druckstutzen
 6 Ringraum
 7 Innenwand
 8 Statorgehäuse
 9 Rotor
10 Spaltrohrköpfe
11 Wicklungsköpfe
12 Wicklungskopfschutzkappe oben
13 Flansch
14 Klemme
15 Halterung
16 Kondensator
17 Kunststoffgehäuse
18 Fuß
19 Rastzungen
20 Vorsprünge
21 Aufnehmer
22 Kabeldruckleitung
23 Wicklungskopfschutzkappe
24 Bund
25 Rastnasen
26 Raum
27 Raum

Claims (10)

1. Tauchpumpenaggregat mit einer Kreiselpumpe (1) und mit einem dazu achsgleich angeordneten Naßlaufmotor (2), dessen Stator hermetisch gekapselt ist und dessen Wicklungsköpfe (11) mit Wick­ lungskopfschutzkappen (12, 23) versehen sind, mit einem innerhalb des Statorraumes angeordneten Kondensator (16), dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Wicklungskopfschutzkappe (12) eine Halterung (15) für den Kondensator (16) bildet und daß sich mindestens eine Wicklungskopfschutzkappe (23) zumindest über einen Teil des Außen­ umfangs eines Wicklungskopfes (11) erstreckt.

2. Tauchpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kondensator (16) innerhalb eines elektrisch isolierenden Kunststoffgehäuses (17) eingegossen ist, das unter Rastung an der oberen Wicklungskopfschutzkappe (12) festgelegt ist.

3. Tauchpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Wicklungskopf­ schutzkappe (23) einen den Außenumfang des Wicklungskopfes zu­ mindest teilweise umgebenden Bund (24) aufweist.

4. Tauchpumpenaggregat nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wicklungsköpfe (11) mit einem ihren Außenumfang mindestens teilweise umgebenden Bund (24) versehen sind.

5. Tauchpumpenaggregat nach An­ spruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (24) rastend mit dem übrigen Teil der Wicklungskopfschutzkappe (23) verbunden ist.

6. Tauchpumpenaggregat nach einem der An­ sprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (24) aus wärmeleitfä­ higem Material besteht.

7. Tauchpumpenaggregat nach einem der An­ sprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (24) aus wärmeleitfä­ higem Kunststoff besteht.

8. Tauchpumpenaggregat nach einem der An­ sprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (24) mit seiner Innenseite am Wicklungskopf (11) und mit seiner Außenseite an einer Gehäusewand (7) anliegt.

9. Tauchpumpenaggregat nach einem der An­ sprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (26, 27) zwischen Bund (24) und Wicklungskopf (11) sowie zwischen Bund (24) und Gehäuse (3) mit einem Wärmeleitmittel ausgefüllt ist.

10. Tauchpumpenaggregat nach An­ spruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeleitmittel eine Wär­ meleitpaste oder ein Wärmeträgeröl eingesetzt ist.