Flüssigkeitsringverdichter oder -vakuumpumpe mit integriertem elektrischen Antriebsmotor

Abstract

 Auf einer ruhenden hohlen Ständerachse (1) sitzt der bewickelte Motorständer (2) des elektrischen Antriebsmotors, dessen Außenläufer (3) mit dem Laufrad (4) eine Läufereinheit bildet, die über Lagerungen (6A) auf der Ständerachse (1) gelagert und gegen die ruhende Einheit aus Gehäuse (11) samt seitlichen Steuerscheiben (10), Seitenschilden (9) und Stützkörper abgedichtet ist. Ober die hohle Ständerachse (1) wird der Motorständer indirekt oder der vollständige Motor direkt mit Kühlflüssigkeit gekühlt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsringverdichter oder -vakuumpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Aggregate mit einfach oder doppelt wirkenden sowie ein-oder zweiflutigen Verdichtern bzw. Vakuumpumpen sind aus der Siemens-Preisliste P20 vom Juli 1964 (Bild 18, 19, 31 bis 33 und 52) in verschiedenen Ausführungen bekannt, denen die Anordnung von Vakuumpumpe bzw. Verdichter und Antriebsmotor auf einer Grundplatte unter Zwischenschaltung einer Kupplung mit Abdeckung sowie Unterlegblechen zum fluchtenden Ausrichten von Motorwelle, Kupplung und Laufradwelle gemeinsam sind. Derartige Aggregate benötigen einen erheblichen Raum für ihre Aufstellung und einen beträchtlichen Montageaufwand wegen der aufeinander abzustimmenden Einzelelemente.

[0003] Aus der DE-PS 27 31 451 ist ein Aggregat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, dessen Laufrad auf einem verlängerten Wellenende des Antriebsmotors fliegend befestigt ist. Das Motorgehäuse ist dabei so ausgeführt, daß es von der Betriebsflüssigkeit des Verdichters oder der Pumpe kühlend durchflossen wird. Es sind hierbei nicht nur Sonderausführungen der Motorgehäuse erforderlich, sondern auch verstärkte Motorwellen und Wellenlager sowie aufwendige Abdichtungen zwischen Verdichter bzw. Pumpe und Antriebsmotor, wobei der Raum für diese Abdichtungen klein und betriebsmäßig unzugänglich ist.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erforderliche Anzahl von Einzelelementen der eingangs genannten Aggregate insbesondere durch Fortfall einer gesonderten, abgedeckten Kupplung zu verringern und Aggregate nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die ohne Sondergehäuse für den Antriebsmotor und ohne verstärkte Welle sowie Wellenlager auskommen und eine leichte Zugänglichkeit zu dem ausreichend groß dimensionierbaren Raum für die üblichen einfachen Abdichtungen bei geringstmöglichem Raumbedarf des Aggregates zu schaffen und bei der eine einfache Justierung von Verdichter bzw. Pumpe und Antriebsmotor möglich ist.

[0005] Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

[0006] Der den auf einer ruhenden Ständerachse angeordneten Motorständer umgebende Außenläufer des Antriebsmotors kann als geblechter oder als massiver Außenläufer ausgebildet sein, wobei im letztgenannten Fall der Außenläufer sowie das Laufrad aus einem Stück bestehen kann. Der integrierte elektrische Antriebsmotor kann über die hohle Ständerachse entweder mit seinem Motorständer indirekt flüssigkeitsgekühlt sein oder der gesamte Antriebsmotor direkt flüssigkeitsgekühlt werden, wozu Kühlflüssigkeit über die Ständerachse den Wickelkopfräumen zugeführt wird.

[0007] Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand einiger vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt eines zweiflutigen Aggregates mit geblechtem Käfigläufer und indirekt gekühltem Motorständer,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines zweiflutigen Aggregates mit geblechtem Käfigläufer und direkt flüssigkeitsgekühltem Motor,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen massiven Außenläufer mit angeformtem Laufrad.

[0008] Auf einer ruhenden hohlen Ständerachse 1 ist der bewickelte geblechte Motorständer 2 des elektrischen Antriebsmotors unmittelbar aufgebracht. Der den Motorständer 2 mit ringförmigem Luftspalt umgebende geblechte Käfig-Außenläufer 3 mit stirnseitigen Kurzschlußringen 3A ist von dem Laufrad 4 der Pumpe bzw. des Verdichters umgeben, das den Außenläufer3 an beiden Stirnseiten überragt. Die beiden Stirnseiten des Laufrades 4 sind mit einer auf der ruhenden Ständerachse 1 mittels Wälzlager 6A drehbar gelagerten Traganordnung starr verbunden, die den Motorständer 2 seitlich abschließt. Die Traganordnung besteht aus mit dem Laufrad 4 verbundenen Ringteilen 5, mit der die Lager 6A umgebende Tragscheiben 6 verschraubt sind. Außerdem sind an die Tragscheiben 6 noch Rohrteile 7 angeschweißt, die die Ständerachse 1 koaxial mit Abstand umgeben und als Dichtfläche dienen. Die Rohrteile 7, die Tragscheiben 6 und die Ringteile 5 bilden zusammen mit dem Laufrad 4 samt Außenläufer 3 die Läufereinheit, die den bewickelten Motorständer 2 allseitig umgibt. An dem das Laufrad 4 umgebenden Gehäuse 11 des Verdichters bzw. der Pumpe sind im Laufradbereich in üblicher Weise seitlich Steuerscheiben 10 angeordnet, an die sich in bekannter Weise Seitenschilde 9 mit Saug- und Druckstutzen anschließen. Diese genannten Teile 9 bis 11 bilden zusammen mit seitlich offenen Stützkörpern 8 eine auf der Ständerachse 1 abgestützte ruhende Einheit, die die Läufereinheit abdichtend umgibt, wozu die Seitenschilde 9 seitliche Rohrvorsprünge 9A aufweisen, die die Rohrteile 7 koaxial umfassen und zwischen beiden eine Dichtungsanordnung 14 liegt.

[0009] Die Dichtungsanordnung 14 kann, wie dargestellt, als Stopfbuchsendichtung oder als höherwertige Gleitringdichtung ausgebildet sein. Etwa durchsickernde Flüssigkeit aus dem Gehäuse des Laufrades wird von endseitig auf den Rohrteilen 7 angeordneten Ringdichtungen 15 von den Lagern 6A ferngehalten, wozu deren Dichtlippen an inneren Stirnflächen der Stützkörper 8 dichtend anliegen. Die Anschlußleitungen 12 für die Ständerwicklung sind über das eine hohle Ende der Ständerachse 1 innerhalb der Lager 6A für die Läufereinheit durch einen Querdurchlaß an die Ständerwicklung geführt und außerhalb der Ständerachse in den Klemmenkasten 13 geleitet, der an der Stirnseite des einen Stützkörpers 8 befestigt ist.

[0010] Zur indirekten Kühlung des Motorständers 2 ist die Ständerachse 1 vom anderen Ende her bis über den Motorständer hinaus hohl und im Inneren mit einem konzentrisch beabstandeten Rohrstück 16 für die Hin- und Rückleitung von Kühlflüssigkeit versehen, die z.B. stirnseitig in das Rohrstück einströmt und am Umfang der Ständerachse wieder ausströmt und die Kühlung des Motorständers bewirkt. Wenn zweckmäßigerweise das Fördermedium selbst als Kühlflüssigkeit dient, ist ein entsprechender Bypaß vorzusehen.

[0011] Anstelle einer hohlen Ständerachse mit eingefügtem Rohrstück kann in bekannter Weise die Ständerachse am Umfang schrauben förmig angeordnete Flüssigkeitskanäle zur indirekten Kühlung des Motorständers aufweisen, die z.B. zum Ständerblechpaket hin und außerhalb desselben durch eine Mantelfläche mit Zu-und Ablauf für die Kühlflüssigkeit abgeschlossen sind. Es kann auch das Ständerblechpaket in unmittelbaren Wärmekontakt mit der Kühlflüssigkeit gebracht sein.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit direkt gekühltem elektrischen Antriebsmotor und vereinfachten, lediglich ruhend beanspruchten Abdichtungen zwischen der ruhenden Einheit und der Läufereinheit ist in Fig. 2 gezeigt, bei der übereinstimmende Teile mit Fig. 1 jeweils gleiche Bezugszeichen haben.

[0013] Die Stützkörper der ruhenden Einheit 8 bis 11 sind als geschlossene und gegen die Ständerachse 1 durch einfache 0-Ringe 18 abgedichtete Stützscheiben 8 ausgebildet, die ihrerseits gegen Stirnseitenflächen der Seitenschilde 19 durch 0-Ringe abgedichtet sind. Die Seitenschile 9 umfassen die Tragscheiben 6 der Läufereinheit. Gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 entfallen die Rohrvorsprünge 9A der Seitenschilde 9 sowie die Rohrteile 7 der Traganordnung für das Laufrad samt Außenläufer und die gleitend beanspruchte Dichtungsanordnung 14, so daß sich eine axial kürzer bauende Ausführung ergibt.

[0014] Zur direkten Kühlung ist die Ständerachse 1 von der einen Stirnseite bis über den Motorständer 2 hinausreichend hohl und weist in die Wickelkopfräume mündende Querdurchlässe 1A für die Kühlflüssigkeit auf.

[0015] Von den Wickelkopfräumen innerhalb der Läufereinheit 3 bis 6 gelangt die in die Ständerachse 1 stirnseitig einströmende Kühlflüssigkeit durch die Gleitlager 6A sowie radiale Bohrungen 5A in den Ringteilen 5 in die Spalte zwischen Läufereinheit und ruhender Einheit 8 bis 11 und schließlich in die Räume zwischen Laufrad 4 und Gehäuse 11, d.h. in den Kreislauf des Fördermediums. Die elektrisch aktiven Teile von Motorständer 2 und Außenläufer 3 stehen dabei in direktem Wärmekontakt mit dem Kühl- und Fördermedium, so daß die Isolation flüssigkeitsfest ausgebildet sein muß, es sei denn, es wird ein isolierendes Kühl- und Fördermedium benutzt. Da die Wickelkopfräume mit Flüssigkeit gefüllt sind, müssen die Anschlußleitungen 12 am anderen Stirnende der getrennt hohlen Ständerachse zum Klemmenkasten 13 hin flüssigkeitsdicht verlegt sein, wozu die Hohlräume in der Ständerachse z.B. mit entsprechendem Dichtungsmaterial 17 gefüllt sind.

[0016] Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der Spalt zwischen Ständerblechpaket 2 und Außenläufer 3 mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Um erhöhte Spaltreibungsverluste zu vermeiden, kann entsprechend wie bei Tauchpumpenmotoren das Ständerblechpaket von einem dünnen Spaltrohr umgeben sein, das das Eindringen der Kühlflüssigkeit in den besagten Spalt verhindert.

[0017] In beiden Ausführungsbeispielen ist die gesamte Maschine mit an den Seitenschilden 9 angebrachten Fußleisten 20 versehen.

[0018] Anstelle eines geblechten Außenläufers und eines mit diesem am Umfang fest verbundenen gesonderten Laufrades kann gemäß Fig. 3 vorteilhafterweise ein massiver Außenläufer 3' vorgesehen sein, der zusammen mit dem Laufrad 4' aus einem Stück besteht. Zweckmäßigerweise können in dem massiven Läufer an seinen mit dem Motorständer korrespondierenden inneren Endbereichen elektrisch gut leitende Stirnringe 3A' eingebettet sein. Weiterhin können zur Erzielung günstiger elektrischer Betriebsdaten beim massiven Läufer 3' an seiner dem Luftspalt zum Motorständer zugeordneten Innenmantelfläche gegebenenfalls mit Leitermaterial gefüllte Axialschlitze, Tangentialrillen und/oder elektrisch leitfähige Oberflächenschichten 3B' angeordnet sein.

Ansprüche

1. Flüssigkeitsringverdichter oder -vakuumpumpe mit integriertem elektrischen Antriebsmotor für das von einem Gehäuse umgebene Laufrad, wobei das Gehäuse mit seitlichen Abdeck- und/oder Steuerscheiben sowie diesen vorgeordneten Seitenschilden zu einer ruhenden Einheit lösbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein Außenläufermotor vorgesehen ist, dessen Außenläufer (3) zusammen mit dem ihn umgebenden Laufrad (4) sowie einer mit diesem verbundenen, den Motorständer (2) seitlich abschließenden Traganordnung (5, 6, 7) innerhalb der durch Stützkörper (8) auf der Ständerachse (1) abgestützten ruhenden Einheit (8, 9, 10, 11) eine auf der Ständerachse (1) gelagerte Läufereinheit (3, 4, 5, 6, 7) bildet und daß die elektrischen Anschlußleitungen (12) für den Antriebsmotor durch die hohle Ständerachse (1) in das Innere der Läufereinheit (3 bis 7) geführt sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Läufereinheit (3 bis 7) gegen die ruhende Einheit (8 bis 11) an koaxialen, der Ständerachse (1) benachbarten Abschnitten abgedichtet (14) ist (Fig. 1).

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Traganordnung (5 bis 7) aus mit dem Laufrad (4) verbundenen Ringteilen (5), mit diesen lösbar verbundenen Tragscheiben (6) sowie an diesen befestigten Rohrteilen (7) besteht, die von koaxialen rohrförmigen Teilen (9A) der ruhenden Einheit (8 bis 11) der Traganordnung (5 bis 7) gegen die ruhenden Stützkörper (8) zusätzlich abgedichtet (15) sind (Fig. 1).

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Motorständer (2) im Bereich der Ständerachse (1) indirekt flüssigkeitsgekühlt ist (Fig. 1).

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Ständerachse (1) als von der einen Stirnseite bis hinter den Motorständer (2) reichende Hohlachse mit darin konzentrisch beabstandetem Rohrstück (16) zur Hin- und Rückleitung der Kühlflüssigkeit ausgebildet ist.

6. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Ständerachse zumindest im Bereich des Motorständers am äußeren Umfang schraubenförmig angeordnete Flüssigkeitskanäle aufweist, die entweder vom Ständerblechpaket selbst und außerhalb desselben oder durchgehend durch eine Mantelfläche mit Zu- und Ablauf für die Kühlflüssigkeit abgeschlossen sind.

7. Maschine nach Anspruch 1 mit direkter innerer Flüssigkeitskühlung, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützkörper als geschlossene und gegen die Ständerachse (1) abgedichtete Stützscheiben (8) ausgebildet sind, die zusammen mit den übrigen ruhenden Teilen (9, 10, 11) eine nach außen geschlossene ruhende Einheit (8 bis 11) bilden, in der die Läufereinheit (3 bis 6) um den Motorständer drehbar angeordnet ist und daß über die bis hinter den Motorständer (2) als Hohlachse mit Querdurchlässen (1A) ausgebildete Ständerachse (1) in die Wickelkopfräume Kühlflüssigkeit geführt ist, die über die Lager (6A), Bohrungen (5A) in der Traganordnung (5, 6) sowie den zwischen der Läufereinheit (4 bis 6) und der ruhenden Einheit (8 bis 11) vorhandenen Spalte in den aktiven Flüssigkeitskreislauf strömen kann und daß die Anschlußleitungen (12) in der hohlen Ständerachse (1) zum Klemmenkasten (13) hin flüssigkeitsdicht (17) verlegt sind (Fig. 2).

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Motorständer von einem ruhenden Spaltrohr umgeben ist, das das Eindringen von Kühlflüssigkeit in den Spalt zwischen Ständer und Außenläufer unterbindet.

9. Maschine nach Anspruch 1 mit einem Käfig-Außenläufer, dadurch gekennzeichnet , daß das Laufrad (4) über den Läufer (2) seitlich vorsteht und mit diesem am Umfang unmittelbar verbunden ist (Fig. 1, 2).

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Laufrad (4') und der massive Läufer (3') einstückig sind (Fig. 3).

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß in den massiven Läufer (3') an seinen, dem Motorständer (2) zugeordneten inneren Endbereichen elektrisch gutleitende Stirnringe (3A') eingebettet sind (Fig. 3).

12. Maschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Massivläufer (3') an seiner dem Luftspalt zugewandten Innenmantelfläche gegebenenfalls mit Leitermaterial gefüllte Axialschlitze, Tangentialrillen und/oder elektrisch leitfähige Schichten (3B') aufweist (Fig. 3).

Zeichnung