Elektrische Antriebsmotor für eine eintauchbare Kreiselpumpe

Abstract

 Der Antriebsmotor umfasst eine drehbar gelagerte Antriebswelle (5) mit einem darauf drehfest angeordneten Rotor (6), einen den Rotor (6) umgebenden Stator (7) und ein Wärme abführendes Motorgehäuse mit einer mit der Kreiselpumpe verbindbaren vorderen Endwand (8). Das Motorgehäuse weist ein Innengehäuse (9), das den Stator (7) trägt, aus wärmeleitendem Material besteht und mit der vorderen Endwand (8), die auf ihrer Pumpenseite mit Fördermedium der Kreiselpumpe beaufschlagbar ist, in wärmeleitendem Kontakt steht, und einen das Innengehäuse (9) mit radialem Abstand umgebenden Mantel (11) zur Ausbildung eines gegenüber der äußeren Motorumgebung abgedichteten Ringraumes (12) zwischen dem Innengehäuse (9) und diesem Mantel (11) auf, wobei in dem Ringraum (12) elektrische Mittel (23) zum Betrieb des Antriebsmotors (2) angeordnet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Antriebsmotor für eine eintauchbare Kreiselpumpe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Es ist in der Praxis bekannt, Kreiselpumpen zum Fördern von Abwasser so in einem Brunnen oder Becken zu installieren, dass die Kreiselpumpe wenigstens teilweise in das Abwasser eingetaucht ist, in welchem Fall das Abwasser seinen tiefsten Stand in dem Brunnen erreicht hat. Wenn der Abwasserpegel seinen höchsten Stand erreicht hat, ist das Aggregat in der Regel vollständig in das Abwasser eingetaucht. Wenn der elektrische Antriebsmotor solcher Pumpen mit einem Klemmenkasten, der in bekannter Weise die elektrischen Steuerteile zum automatischen Einund Ausschalten und zur Drehzahlregelung des Antriebsmotors enthält, ausgerüstet ist, so muss gewährleistet sein, dass der Klemmenkasten wasserdicht ist, um die elektrischen Steuerteile nicht zu schädigen und außer Funktion zu setzen. Das Dichtmaterial, welches zwischen dem Deckel und dem übrigen Kastenkörper des Klemmenkastens eingefügt ist, hat jedoch nur eine eingeschränkte Lebensdauer, so dass die Dichtigkeit des Klemmenkastens dementsprechend begrenzt ist, wozu auch die Aggressivität des zu fördernden Abwassers entscheidend beiträgt. Der Klemmenkasten solcher Antriebsmotoren muss daher in relativ kurzen Zeitintervallen auf Dichtigkeit überprüft werden, wobei das Dichtmaterial gegebenenfalls auszuwechseln ist. Die Wartungskosten für ein entsprechendes Kreiselpumpenaggregat sind somit relativ hoch.

[0003] Zur Vermeidung dieser Nachteile ist vorgeschlagen worden, den Klemmenkasten von der Kreiselpumpe als gesonderte Einheit auszubilden und diese Einheit an einer Stelle im Brunnen oder Becken anzuordnen, die vom steigenden Pegelstand des Abwassers in dem Brunnen bzw. Becken nicht erreicht wird. Die Einheit ist dann über ein elektrisches Kabel mit der funktionsgemäß installierten Kreiselpumpe verbunden. Die Herstellung einer solchen gesonderten Einheit ist relativ teuer und es ist nicht immer ein geeigneter Platz im Brunnen zur Anbringung der Einheit vorhanden. Des weiteren muss das Isoliermaterial des elektrischen, von der Einheit zur Kreiselpumpe verlaufenden Verbindungskabels von besonderer Qualität sein, um der Aggressivität des Abwassers widerstehen zu können.

[0004] In der Druckschrift EP 0 599 204 A1 (GP 128) ist ein Tauchpumpenaggregat beschrieben, bei welchem der elektrische Antriebsmotor für die Pumpe von einem Aggregatgehäuse mit Abstand umgeben ist. Zwischen dem Gehäuse des Antriebsmotors und dem Aggregatgehäuse ist somit ein Ringraum ausgebildet, in dem des weiteren ein axiales Förderrohr verläuft, das den Förderauslass der Pumpe mit einem herausragenden Druckstutzen des Aggregatgehäuses verbindet. Das axiale Förderrohr hat untere Austrittslöcher und obere Eintrittslöcher, so dass von dem Abförderstrom der Pumpe ein Nebenstrom abgeleitet wird, der in den genannten Ringraum unten eingeleitet und aus diesem oben wieder abgeleitet wird. Der Nebenstrom ist ein Kühlstrom, um den elektrischen Antriebsmotor außen zu kühlen, so dass der Ringraum als ständig mit Kühlmedium durchströmter Kühlraum dient.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung eines für eine in ein Fördermedium eintauchbare Kreiselpumpe bestimmten elektrischen Antriebsmotors der einleitend angeführten Art dahingehend, dass die elektrischen Steuermittel, die zum Betrieb des Antriebsmotors, insbesondere zu seinem automatischen Ein- und Ausschalten und gegebenenfalls zu seiner Drehzahlsteuerung, erforderlich sind, im Motor integriert und damit gegen schädigende Auswirkungen des Fördermediums der Kreiselpumpe dauerhaft geschützt sind und dass der Antriebsmotor auch bei trockener Aufstellung des Aggregates sicher gekühlt wird.

[0006] Die Lösung der Aufgabe ist in dem Anspruch 1 angeführt.

[0007] Durch die erfindungsgemäße Lösung entfällt der außen am Motorgehäuse üblicherweise angebrachte Klemmenkasten mit den darin enthaltenen, bekannten Steuermitteln bzw. eine gesonderte Einheit mit den in Rede stehenden Steuermitteln einschließlich eines Verbindungskabels, welches die gesonderte Einheit mit dem elektrischen Antriebsmotor verbindet. Sämtliche Steuermittel sind nun - vom Montageraum des Netzanschlusses getrennt - in dem Ringraum des Antriebsmotors enthalten, der so gegenüber der äußeren Motorumgebung abgedichtet ist, dass ein schädigender Einfluss des Fördermediums, in welches der Motor gegebenenfalls eingetaucht ist, auf das Dichtungsmaterial des Motors nicht gegeben ist. Weil der Ringraum ein relativ großes Volumen besitzt, können die elektrischen Steuerteile an den jeweils vorteilhaftesten Plätzen innerhalb des Ringraumes angeordnet werden, und zwar zusätzlich zu der Möglichkeit, dass eine große Anzahl von Steuerteilen in dem Ringraum unterbringbar ist, wobei die Steuerteile selbst nicht unbedingt eine Miniaturbauweise aufweisen müsssen. Außerdem ist gewährleistet, dass die Verlustwärme des Motors sicher an das die Pumpe durchströmende Fördermedium abgeleitet wird. Die Verlustwärme wird von dem Innengehäuse des Antriebsmotors zur vorderen Endwand des Antriebsmotors geleitet, die wiederum vom Fördermedium der Pumpe beaufschlagt wird. Gleichzeitig dient das Innengehäuse auch als Wärmeableiter für diejenige Verlustwärme, die von den elektrischen Steuerteilen in dem erwähnten Ringraum ausgeht, zum Beispiel von dem Leistungsteil eines Frequenzumrichters. Die glatte Oberfläche des Aggregats vermindert die Gefahr der Schmutzablagerung.

[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

[0009] Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen Axialschnitt nach der Linie I - I in Fig. 2

Fig. 2

einen Querschnitt nach der Linie II - II in Fig. 1.

[0010] In Fig. 1 ist ein allgemein mit 1 bezeichnetes Motorpumpenaggregat dargestellt, das aus einem elektrischen Antriebsmotor 2 und einer eintauchbaren Kreiselpumpe 3 besteht. Der Antriebsmotor und die Kreiselpumpe sind beispielsweise durch einen üblichen Klemmring 4 miteinander fest verbunden. Der Antriebsmotor weist eine in ihren Endbereichen drehbar gelagerte Antriebswelle 5, einen darauf drehfest angeordneten Rotor 6 und einen dem Rotor radial gegenüberliegenden elektrischen Stator 7 auf. Der Stator 7 ist in einem Gehäuse des Antriebsmotors drehfest gelagert, wobei dieses Gehäuse eine vordere Endwand 8 einschließt, mit welcher die Kreiselpumpe 3 mittels des Befestigungsringes 4 verbunden ist. Die vordere Endwand 8 besteht aus wärmeleitendem Material und wird auf ihrer der Pumpe 3 zugekehrten Fläche 8a mit einem Anteil des Förderstroms der Kreiselpumpe beaufschlagt.

[0011] Das Gehäuse des elektrischen Antriebsmotors 2 umfasst neben der vorderen Endwand 8 ein zylindrisches Innengehäuse 9 aus wärmeleitendem Material, zum Beispiel Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, eine hintere Endwand 10, die mit dem Innengehäuse einstückig ausgebildet oder ein damit verbundenes Sonderteil sein kann, und einen Mantel 11. Dieser Mantel umgibt das Innengehäuse 9 mit radialem Abstand, so dass zwischen diesen beiden Teilen ein Ringraum 12 ausgebildet ist, in dem elektrische Mittel zum Betrieb des Antriebsmotors angeordnet sind, wie noch klar wird. Der Mantel 11 besteht vorzugsweise aus nichtrostendem Material und vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl mit einer Wandstärke von 1 bis 4 mm.

[0012] Obwohl der Mantel 11 auch in Form einer Glocke oder dergleichen ausgeführt sein kann, ist er in der in Fig. 1 gezeigten Form als Paraboloidstumpf ausgebildet. Alternativ hierzu kann er auch kegelstumpfförmig oder rohrförmig ausgebildet sein. Auf seiner Außenfläche ist der Mantel 11 im allgemeinen frei von Kühlrippen. Gewünschtenfalls kann er jedoch auf seiner Außenseite mit Kühlrippen versehen sein (nicht dargestellt).

[0013] Das Motorgehäuse des elektrischen Antriebsmotors 2 enthält auch einen Abschlussdeckel 13, der am hinteren Ende des Innengehäuses 9 befestigt ist. Diese Befestigung kann durch eine zentrale Befestigungsschraube 14 erfolgen, die mit dem Innengehäuse verschraubt ist. Im gezeigten Fall weist das hintere Ende des Innengehäuses ein Lagertragteil 15 auf, welches einerseits ein Lager 16 für die hintere drehbare Lagerung der Antriebswelle 5 aufweist und andererseits mit einem zentralen Gewindeloch 17 für die Aufnahme der zentralen Befestigungsschraube 14 versehen ist.

[0014] Der Abschlussdeckel 13 weist eine Einführungsausbildung 18 für die Einführung eines Stromversorgungskabels (nicht gezeigt) für die elektrische Energieversorgung der elektrischen, im Ringraum 12 vorgesehenen Mittel zum Betrieb und Steuerung des Antriebsmotors auf. In der einen Durchgang darstellenden Einführungsausbildung 18 kann eine Einführungshülse 19 vorgesehen sein, mit deren Hilfe das Stromversorgungskabel gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.

[0015] Die vordere Endwand 8 weist einen Umfangsflansch 8b auf, an dessen Außenfläche der eine, der Kreiselpumpe 3 zugekehrte Endbereich des Mantels 11 gegenüber der Umgebung abgedichtet anliegt. Die Abdichtung kann beispielsweise durch elastische O-Ringe 20 erfolgen, die in entsprechenden Nuten des Umfangflansches 8b angeordent sind.

[0016] Das andere Ende des Mantels 11, welches dem Abschlussdeckel 13 zugekehrt ist, weist eine Rezessausbildung 21 auf, welche an dem hinteren Endteil 10 anliegt. Des weiteren greift der hintere Abschlussdeckel in den Rezess 21 ein, und zwar mittels der Befestigungskraft der zentralen Schraube 14 mit der Folge, dass der Mantel 11 mit seinem diesbezüglichen Ende gegen die hintere Endwand 10 gedrückt wird. Dadurch ist der Mantel 11 zwischen dem Abschlussdeckel 13 und der vorderen Endwand 8 eingespannt. Die sichere radiale Befestigung des Mantels 11 wird im Wesentlichen dadurch erzielt, dass das hintere Ende des Mantels formschlüssig ausgebildet ist, beispielsweise durch den Rezess 21, wobei der Mantel 11 des weiteren in seinem hinteren Bereich zwischen dem Abschlussdeckel 13 und der hinteren Endwand 10 eingeklemmt gehalten wird. Es reicht daher aus, dass der vordere Endbereich des Mantels 11 ohne eine weitere Festlegung lose, jedoch abgedichtet mittels der O-Ringe 20 außen an dem Umfangsflansch 8b der vorderen Endwand 8 anliegt.

[0017] Das im Wesentlichen zylindrische Innengehäuse 9 weist einen wärmeleitenden Querschnitt auf, der sich vorzugsweise zur Pumpenseite des elektrischen Antriebsmotors 2 hin vergrößert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Innengehäuse mit sich radial auswärts erstreckenden Kühlrippen 22 versehen ist, wie es am besten aus Fig. 2 zu erkennen ist. Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch möglich, dass sich der zylindrische Körper des Innengehäuses, von welchem der elektrische Stator 7 gehalten wird, mit einem Querschnitt versehen ist, der sich zur Kreiselpumpe 3 hin stetig vergrößert.

[0018] Wie aus den Fig. 1 und 2 sehr deutlich zu erkennen ist, weist der Ringraum 12 zwischen dem Innengehäuse 9 und dem Mantel 11 eine beträchtliche Größe auf, und zwar sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Dieser Ringraum ist daher vorzüglich dafür geeignet, die Mittel zum elektrischen Betrieb des Antriebsmotors 2 aufzunehmen. Solche Mittel sind summarisch mit dem Bezugszeichen 23 in den Fig. 1 und 2 angegeben. Derartige Betriebsmittel sind allgemein bekannt und umfassen beipielsweise sämtliche Klemmen, um den elektrischen Stator 7 in der erforderlichen Weise mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Mittel 23 umfassen des weiteren Mittel zum automatischen Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors und Mittel zu seiner Drehzahlsteuerung, die beispielsweise einen Frequenzumrichter enthalten. Diese Aufzählung ist nicht vollständig, so dass alle Mittel in Frage kommen, die für den Betrieb des Antriebsmotors von Bedeutung sind.

[0019] Im Betrieb des beschriebenen Motorpumpenaggregates 1 entsteht Verlustwärme sowohl im elektrischen Stator 7 als auch an einigen der elektrischen Betriebsmittel 23 in dem Ringraum 12. Diese Verlustwärme wird im Wesentlichen über das Material des Innengehäuses 9 abgeführt, und zwar zur Kreiselpumpe 3 hin. Hierbei gelangt die Verlustwärme zunächst an die vordere Endwand 8 des Motorgehäuses und wird dann von einem Anteil des Förderstromes der Kreiselpumpe, welcher an der Fläche 8a der Endwand 8 entlangströmt, abgeführt. Hierdurch ist eine wirksame Kühlung des elektrischen Antriebsmotors 2 gegeben.

Ansprüche

1. Elektrischer Antriebsmotor für eine eintauchbare Kreiselpumpe umfassend eine drehbar gelagerte Antriebswelle mit einem darauf drehfest angeordneten Rotor, einen den Rotor umgebenden Stator und ein Wärme abführendes Motorgehäuse mit einer mit der Kreiselpumpe verbindbaren vorderen Endwand,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Motorgehäuse ein Innengehäuse (9) , das den Stator (7) trägt, aus wärmeleitendem Material besteht und mit der vorderen Endwand (8) , die auf ihrer Pumpenseite 8a mit Fördermedium der Kreiselpumpe beaufschlagbar ist, in wärmeleitendem Kontakt steht, und einen das Innengehäuse (9) mit radialem Abstand umgebenden Mantel (11) zur Ausbildung eines gegenüber äußeren Motorumgebung abgedichteten Ringraumes (12) zwischen dem Innengehäuse und diesem Mantel aufweist und dass in dem Ringraum (11) elektrische Mittel (23) zum Betrieb des Antriebsmotors (2) angeordnet sind.

2. Antriebsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (11) aus nichtrostendem Metall besteht.

3. Antriebsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse einen Abschlussdeckel (13) aufweist, der am hinteren Ende des Innengehäuses (9) befestigt ist.

4. Antriebsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (11) rohrförmig, kegelstumpfförmig oder in Form eines Paraboloidstumpfes ausgebildet ist.

5. Antriebsmotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (11) mit seinen beiden Enden zwischen der vorderen Endwand (8) und dem Abschlussdeckel (13) eingespannt ist.

6. Antriebsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (11) mit seinen beiden Enden an der vorderen Endwand (8) und an dem hinteren Abschlussdeckel (13) formschlüssig angreift und mittels des Abschlussdeckels am hinteren Ende des Innengehäuses (9) klemmend befestigt ist.

7. Antriebsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussdeckel (13) mittels einer zentralen Befestigungsschraube (14) mit dem Innengehäuse verbunden ist.

8. Antriebsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem hinteren Ende des Innengehäuses (9) ein Lagertragteil (15) für die drehbare Lagerung der Antriebswelle (5) vorgesehen ist und dass das Lagertragteil (15) ein zentrales Gewindeloch (17) für die Aufnahme der zentralen Befestigungsschraube (14) aufweist.

9. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (9) mit sich radial auswärts erstreckenden Kühlrippen (22) versehen ist.

10. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (9) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

11. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wärmeleitende Querschnitt des Innengehäuses (9) zur Pumpenseite des Antriebsmotors (2) hin vergrößert.

12. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussdeckel (13) eine Einführungsausbildung (18) für die Einführung eines Stromversorgungskabels für die elektrische Energieversorgung der elektrischen Mittel (23) zum Betrieb des Antriebsmotors (2) aufweist.

13. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (11) auf seiner Außenseite mit Kühlrippen versehen ist.

Zeichnung