Förderaggregat bestehend aus einer Pumpe mit einer Antriebseinrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Förderaggregat bestehend aus einer Pumpe (1) mit einer Antriebseinrichtung, insbesondere einem Elektro­motor, wobei die Pumpe allseits von einem Pumpengehäuse (5) um­schlossen ist, das einen Saugraum (6) mit einer Ansaugöffnung und einen Druckraum (30) mit einer Auslaßöffnung (28) aufweist. Um diese Förderaggregate unter Wasser, insbesondere auch in großen Tiefen einsetzen zu können, werden folgende Merkmale vorge­schlagen:

a) Das wasserdicht ausgebildete Pumpengehäuse ist mit einen ebenfalls wasserdicht ausgebildeten, die Antriebseinrichtung aufnehmenden Motorgehäuse (8) verbunden, das einen die gekapsel­te Antriebseinheit umgebenden Motorraum (9) einschließt, der gegenüber dem genannten Saugraum über einen ersten Trenn­wandbereich (10) flüssigkeitsdicht abgeteilt ist;

b) im ersten Trennwandbereich (10) sind die motorseitigen Lager (13) der Pumpenwelle bzw. -spindel (15,16) sowie deren Dichtungen (17) zur Abdichtung zwischen Motor- und Saugraum (9,6) angeordnet, wobei diese Dichtungen pumpenseitig mit dem genannten Saugraum in Ver­bindung stehen und somit vom Fördermedium beaufschlagt wer­den;

c) der genannte Motorraum (9) ist mit Öl gefüllt, das zur Schmie­rung der Lager (13,14), etwaiger Zahnräder o.dergl. dient, die Dich­tungen beaufschlagt und die Wärme über das genannte Motorge­häuse (8) an dessen Umgebung abgibt;

d) der genannte Saugraum (6) steht in flüssigkeitsaustauschender Verbindung mit einem Druckausgleichsraum (22), der zumindest eine sich bei zunehmender Druckbeaufschlagung in den mit Öl ge­füllten Motorraum hinein verformbare Wandung aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Förderaggregat bestehend aus einer Pumpe mit einer Antriebseinrichtung, insbesondere einem Elektro­motor,
- die Pumpe ist allseitig von einem wasserdicht ausgebildeten Pumpengehäuse umschlossen, das einen Saugraum mit einer An­saugöffnung und einen Druckraum mit einer Auslaßöffnung auf­weist;
- das Pumpengehäuse ist mit einem ebenfalls wasserdicht ausge­bildeten, die Antriebseinrichtung aufnehmenden Motorgehäuse verbunden, das einen Motorraum einschließt, der gegenüber dem Pumpengehäuse über einen ersten Trennwandbereich flüs­sigkeitsdicht abgeteilt ist;
- im ersten Trennwandbereich sind die motorseitigen Lager der Pumpenwelle bzw. -spindel sowie deren Dichtungen zur Abdich­tung zwischen Motor- und Pumpenraum angeordnet, wobei diese Dichtungen pumpenseitig mit dem Pumpenraum in Verbindung stehen und somit vom Fördermedium beaufschlagt werden;
- der Motorraum ist mit Öl gefüllt, das zur Schmierung der Lager o.dergl. dient und die Wärme über das Motorgehäuse an dessen Umgebung abgibt;
- ein Druckausgleichsraum weist zumindest eine sich bei zuneh­mender Druckbeaufschlagung verformbare Wandung auf.

[0002] Unter der Bezeichnung "wasserdicht ausgebildetes Pumpengehäuse" wird ein Gehäuse verstanden, das abgesehen von der Ansaug- sowie der Auslaßöffnung keine einen Wassereintritt ermöglichende Öff­nung aufweist und unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Dichtung mit dem Motorgehäuse verbunden ist.

[0003] Das vorstehend beschriebene Förderaggregat läßt sich der DE-OS 20 23 095 entnehmen. Vorbekannt war demnach ein elektri­sches Tauchpumpenaggregat, bei dem der genannte erste Trennwand­bereich den Motorraum gegenüber dem Pumpen-Druckraum abteilt, so daß die Dichtungen der Pumpenwelle pumpenseitig mit dem Druckraum in Verbindung stehen. Das im Motorraum befindliche Öl beauf­schlagt ausschließlich die Lager der Pumpenwelle, während deren pumpenseitigen Dichtungen mit Öl aus einer separaten Ölkammer be­aufschlagt werden, die zwischen Motorraum und Pumpen-Druckraum angeordnet ist, durch eine Gummimembran vom Motorraum abgetrennt ist und unabhängig von der Ölfüllung im Motorraum über eine eigene Einfüllschraube mit Öl gefüllt wird. Um dem im Motorraum befindlichen Öl eine Ausdehnungsmöglichkeit zu geben, ist das Motorgehäuse auf seiner dem ersten Trennwandbereich abgewandten Seite über eine Gummimembran abgeschlossen, die den Motorraum von einer Kammer trennt, in der die gesamte elektrische Instal­lation untergebracht ist. Aufgrund der nachgiebigen Ausbildung der genannten Gummimembran ist für das Öl im Motor bei einer Er­wärmung eine Ausdehnungsmöglichkeit gegeben, indem sich die Gum­mimembran in die genannte Kammer hinein verformt.

[0004] Die DE-OS 22 13 620 offenbart ein Pumpaggregat mit einem Elektro­motor für den Unterwasserbetrieb, insbesondere für Abwasseranla­gen, bei dem der Motor in einer wasserdichten Kapsel mit abge­dichteter Stromzuführung sitzt. Dabei ist die Kapsel als das Mo­torgehäuse umgebende Tauchglocke ausgebildet, wobei die Hohlräume im Bereich des Elektromotors und innerhalb der Tauchglocke im we­sentlichen ganz mit Öl gefüllt sind. Die Ölfüllung innerhalb der Tauchglocke und im Motorgehäuse sorgt für die Schmierung des Mo­tors und leitet gleichzeitig die im Bereich der Motorwicklungen und der drehenden Teile entstehende Wärme nach außen ab. Zur Kom­pensation einer Wärmeausdehnung dieser Ölfüllung sind im ölge­füllten Bereich komprimierbare Körper vorgesehen.

[0005] Die DE-OS 32 45 973 offenbart ein Motorpumpenaggregat, bestehend aus einer Schraubenspindelpumpe und einem daran druckseitig ange­ordneten Spaltrohrmotor, der an den Druckraum der Pumpe an­schließt, wobei die Motor-Pumpenantriebswelle zwischen dem Pum­penteil und dem Motorteil gelagert ist.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschrie­bene Förderaggregat so auszubilden, daß es sich unter Wasser, insbesondere auch in großen Tiefen sowie bei wechselnder Druckbe­aufschlagung des Saugraumes vom Fördermedium einsetzen läßt.

[0007] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in Verbindung mit den ein­gangs aufgeführten Merkmalen durch folgende zusätzliche Merkmale gelöst:

a) Der Motorraum ist gegenüber dem druckbeaufschlagten Saugraum über den ersten Trennwandbereich abgeteilt;

b) die Dichtungen der Pumpenwelle bzw. -spindel stehen pumpen­seitig mit dem Saugraum in Verbindung;

c) das im Motorraum befindliche Öl beaufschlagt die Dichtungen der Pumpenwelle bzw. -spindel;

d) der Druckausgleichsraum steht in flüssigkeitsaustauschender Verbindung mit dem Saugraum und verformt sich mit seiner verformbaren Wandung in den mit Öl gefüllten Motorraum hinein.

[0008] Dabei ist es zweckmäßig, wenn die der Antriebseinheit abgewand­ten Lager der Pumpenwelle bzw. -spindel sowie deren Dichtungen in einem zweiten Trennwandbereich angeordnet sind, der den ge­nannten Saugraum flüssigkeitsdicht abteilt gegenüber einem was­serdicht ausgebildeten, mit Öl gefüllten Schmierraum, der mit dem Motorraum in ölaustauschender Verbindung steht, wobei diese Dichtungen pumpenseitig mit dem Saugraum in Verbindung stehen und somit vom Fördermedium beaufschlagt werden, während das Öl zur Schmierung der Lager dient, die Dichtungen beaufschlagt und die Wärme über das Schmierraumgehäuse abgibt.

[0009] Die gewählten Bezeichnungen Saugraum und Druckraum gelten nur für eine bestimmte Drehrichtung der Pumpe. Bei einer Drehrich­tungsumkehr wird der vorstehend genannte Saugraum zum Druckraum und umgekehrt der vorstehend erwähnte Druckraum zum Saugraum, wobei dann die vorstehend genannte Auslaßöffnung die Ansaug­öffnung und die vorstehend erwähnte Ansaugöffnung die Auslaß­öffnung darstellen. Die Wirkung des Druckausgleichs bleibt da­durch unverändert.

[0010] Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann auf eine dynamische Ab­dichtung zu dem Umgebungsmedium verzichtet werden.

[0011] Zur Erhöhung der Wärmeabfuhr aus dem Öl ist es vorteilhaft,wenn die den genannten Schmierraum mit dem Motorraum verbindende Öl­leitung durch den genannten Saugraum geführt ist.

[0012] Erfindungsgemäß wird somit erreicht, daß sich der unter Umstän­den sehr hohe Druck des sich im Saugraum befindlichen Förderme­diums in dem genannten Druckausgleichsraum ausbreitet und hier dazu führt, daß sich zumindest eine Wandung dieses Druckaus­gleichsraumes in den Motorraum hinein verformt und dadurch des­sen Ölfüllung druckbeaufschlagt. Dabei kann der Druckausgleichs­raum durch eine im Motorraum angeordnete gummielastische Blase o.dergl. gebildet sein. Wesentlich ist, daß der im Saugraum herrschende Druck danach trachtet, das Volumen des vom Öl ge­füllten Motorraumes zu verringern und dadurch die Ölfüllung un­ter entsprechendem Druckanstieg zu komprimieren versucht, bis sich ein Druckausgleich zwischen dem Druck im Saugraum und dem im Motorraum einstellt. An den Dichtungen der Pumpenspindeln im Bereich der beiden genannten Trennwandbereiche treten daher nur sehr geringe Druckgefälle auf, so daß das Eindringen von Förder­medium in die Ölfüllung verhindert und eine hohe Standzeit der Dichtungen gewährleistet werden.

[0013] Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprü­che und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfin­dung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0014] In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 im Längsschnitt ein Förderaggregat und

Figur 2 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt der Figur 1.

[0015] Das dargestellte Förderaggregat besteht aus einer Pumpe 1 mit einer Antriebseinrichtung 2, wobei die Pumpe eine Schraubenspin­delpumpe sein kann, deren Ausführungsform der der nicht vorver­öffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 86113623.2 ent­spricht. Die Antriebseinrichtung 2 kann ein KSB-Elektromotor sein, wobei der gekapselt ausgeführte Motor eine Wasserfüllung 3 aufweist, die mit einem Druckausgleichsbehälter 4 in Verbindung steht.

[0016] Die Pumpe 1 sitzt in einem wasserdicht ausgebildeten Pumpenge­häuse 5, das eine in einen Saugraum 6 mündende Ansaugöffnung 7 aufweist. Dieses Pumpengehäuse 5 ist mit einem ebenfalls wasser­dicht ausgebildeten, die Antriebseinrichtung 2 aufnehmenden Motorgehäuse 8 verbunden, das einen die gekapselte Antriebsein­heit 2 umgebenden Motorraum 9 einschließt, der gegenüber dem ge­nannten Saugraum 6 über einen ersten Trennwandbereich 10 flüs­sigkeitsdicht abgeteilt ist. Auf der der Antriebseinheit 2 abge­wandten Seite weist das Pumpengehäuse 5 einen zweiten Trennwand­bereich 11 auf, der den genannten Saugraum 6 flüssigkeitsdicht abteilt gegenüber einem Schmierraum 12.

[0017] Im ersten und zweiten Trennwandbereich 10, 11 sind die Lager 13, 14 der beiden Pumpenspindeln 15,16 sowie deren Dichtungen 17,18 angeordnet. Ferner ist motorseitig vom ersten Trennwandbe­reich 10 eine Zahnradpumpe 19 angeordnet, die zugleich die Dreh­verbindung zwischen den beiden Pumpenspindeln 15,16 herstellt. Der Antrieb der Pumpenspindel 15 erfolgt über eine Kupplung 20.

[0018] Im Motorraum 9 ist eine gummielastische Blase 21 angeordnet, die einen Druckausgleichsraum 22 umschließt, der in flüssigkeitsaus­tauschender Verbindung steht mit dem Saugraum 6.

[0019] Der Motorraum 9 ist mit Öl gefüllt und steht mit dem Schmier­raum 12 über eine durch den Saugraum 6 geführte Ölleitung 23 in Verbindung. Zur Erzeugung einer mit dem Pfeilen 24 gekennzeich­neten Ölzirkulation saugt die vorstehend erwähnte Zahnradpum­pe 19 Öl aus dem Motorraum 9 an und drückt es über die Öllei­tung 23 in den Schmierraum 12, aus dem es über die angedeutete Ölrücklaufleitung 25 in den Motorraum 9 zurückströmt. Das Öl be­aufschlagt die motorseitige Dichtungen 17 motorseitig über Ka­näle 26 und die der Antriebseinheit 2 abgewandten Dichtungen 18 von dem Schmierraum 12 her über Kanäle 27. Auf der gegenüber­liegenden Seite werden die Dichtungen 17,18 jeweils von dem im Saugraum 6 befindlichen Fördermedium beaufschlagt. Das Öl dient somit zur Schmierung der Lager 13,14 sowie der Zahnräder 19, zur Beaufschlagung der Dichtungen 17,18 sowie zur Wärmeabfuhr, wobei die Wärme über das Motorgehäuse 8 an dessen Umgebung abgegeben wird.

[0020] Das dargestellte Förderaggregat ist insbesondere geeignet zum Einsatz unter Wasser und zwar auch in großen Tiefen, wobei die Ansaugöffnung 7 dann an eine Ölbohrung o.dergl. angeschlossen werden kann. Das Fördermedium ist dann ein Multiphasen-Gemisch aus Erdöl, Sedimenten, Seewasser und Erdgas und wird unter ent­sprechender Druckerhöhung aus der Auslaßöffnung 28 in eine För­derleitung o.dergl. gedrückt. Das Fördermedium kann somit be­reits im Saugraum 6 einen hohen Druck aufweisen, der dann auch im Druckausgleichsraum 22 der Blase 21 herrscht, die sich unter Einwirkung ihres Innendrucks nach außen zu verformen bzw. aus­zudehnen versucht. Dadurch erfolgt eine Druckbeaufschlagung der Ölfüllung innerhalb des Motorraumes 9 bzw. des Schmierraumes 12, so daß sich an den Dichtungen 17,18 nur sehr geringe Druckdif­ferenzen zwischen Saugraum 6 und Motorraum 9 bzw. Schmierraum 12 einstellen. Diese Dichtungen, die z.B. Gleitringringdichtungen sein können, sind somit nur einem geringen Druckgefälle unter­worfen, so daß sich einerseits eine hohe Standfestigkeit der Dichtungen ergibt und andererseits ein Eindringen des Förder­mediums in die Ölfüllung verhindert wird.

[0021] Das erfindungsgemäße Förderaggregat kann, wie die Zeichnung er­kennen läßt, in einem kompakten Gehäuse untergebracht werden, das mittig geteilt ist und einen oberen sowie einen unteren Ab­schlußdeckel aufweist, wobei diese Gehäuseteile gegeneinander geflanscht sein können. Der erste und zweite Trennwandbe­reich 10,11 können in das Gehäuse eingeschweißt sein. Das Ge­häuse kann an seinem oberen Ende mit einer Aufhängeeinrichtung und an seinem unteren Ende mit Standfüßen o.dergl. versehen sein. Der obere Deckel kann in vorteilhafter Weise das Schmier­raumgehäuse 29 bilden.

[0022] Der mit der Auslaßöffnung 28 in Verbindung stehende Pumpendruck­raum ist mit 30 bezeichnet und bildet bei Drehrichtungsumkehr den Saugraum, wobei dann der mit 6 bezeichnete Raum den Druck­raum, die Öffnung 28 die Ansaugöffnung und die Öffnung 7 die Auslaßöffnung bilden.

[0023] In einer abgewandelten, in der Zeichnung nicht näher dargestell­ten Ausführungsform könnte die Antriebseinrichtung 2 auch außer­halb des Motorgehäuses 8 angeordnet sein. Das Gehäuse der An­triebseinrichtung könnte dann z.B. anstelle des in Figur 1 ge­zeigten unteren Gehäusedeckels an das Motorgehäuse 8 ange­flanscht sein, wobei dann das in Figur 1 dargestellte Motorge­häuse 8 sehr viel kleiner ausgebildet werden könnte.

Ansprüche

1. Förderaggregat bestehend aus einer Pumpe (1) mit einer An­triebseinrichtung (2), insbesondere einem Elektromotor,
- die Pumpe (1) ist allseitig von einem wasserdicht aus­gebildeten Pumpengehäuse (5) umschlossen, das einen Saugraum (6) mit einer Ansaugöffnung (7) und einen Druckraum (30) mit einer Auslaßöffnung (28) aufweist;
- das Pumpengehäuse (5) ist mit einem ebenfalls wasser­dicht ausgebildeten, die Antriebseinrichtung (2) auf­nehmenden Motorgehäuse (8) verbunden, das einen Motor­raum (9) einschließt, der gegenüber dem Pumpengehäuse über einen ersten Trennwandbereich (10) flüssigkeits­dicht abgeteilt ist;
- im ersten Trennwandbereich (10) sind die motorseitigen Lager (13) der Pumpenwelle bzw. -spindel (15,16) sowie deren Dichtungen (17) zur Abdichtung zwischen Motor­und Pumpenraum (9,6) angeordnet, wobei diese Dichtungen (17) pumpenseitig mit dem Pumpenraum (6) in Verbindung stehen und somit vom Fördermedium beaufschlagt werden;
- der Motorraum (9) ist mit Öl gefüllt, das zur Schmie­rung der Lager (13,14) o.dergl. dient und die Wärme über das Motorgehäuse (8) an dessen Umgebung abgibt;
- ein Druckausgleichsraum (22) weist zumindest eine sich bei zunehmender Druckbeaufschlagung verformbare Wandung auf;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Motorraum (9) ist gegenüber dem druckbeaufschlagten Saugraum (6) über den ersten Trennwandbereich (10) ab­geteilt;

b) die Dichtungen (17) der Pumpenwelle bzw. -spindel (15, 16) stehen pumpenseitig mit dem Saugraum (6) in Verbin­dung;

c) das im Motorraum (9) befindliche Öl beaufschlagt die Dichtungen (17,18) der Pumpenwelle bzw. -spindel (15, 16);

d) der Druckausgleichsraum (22) steht in flüssigkeitsaus­tauschender Verbindung mit dem Saugraum (6) und ver­formt sich mit seiner verformbaren Wandung in den mit Öl gefullten Motorraum (9) hinein.

2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Antriebseinheit (2) abgewandten Lager (14) der Pum­penwelle bzw. -spindel (15,16) sowie deren Dichtungen (18) in einem zweiten Trennwandbereich (11) angeordnet sind, der den genannten Saugraum (6) flüssigkeitsdicht abteilt gegen­über einem wasserdicht ausgebildeten, mit Öl gefüllten Schmierraum (12), der mit dem Motorraum (9) in ölaus­ tauschender Verbindung steht, wobei diese Dichtungen (18) pumpenseitig mit dem Saugraum (6) in Verbindung stehen und somit vom Fördermedium beaufschlagt werden, während das Öl zur Schmierung der Lager (14) dient, die Dichtungen (18) be­aufschlagt und die Wärme über das Schmierraumgehäuse (29) abgibt.

3. Förderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Ölzirkulation (24) motorseitig vom ersten Trennwandbereich (10) eine Zahnradpumpe (19) angeord­net ist.

4. Förderaggregat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­net, daß die den genannten Schmierraum (12) mit dem Motor­raum (9) verbindende Ölleitung (23) durch den genannten Saugraum (6) geführt ist.

5. Förderaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß der genannte Druckausgleichs­raum (22) durch eine im Motorraum (9) angeordnete gummi­elastische Blase (21) o.dergl. gebildet ist.

6. Förderaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß die genannten Dichtungen (17,18) mechanische Dichtungen, vorzugsweise Gleitringdichtungen sind.

Zeichnung