DE866366C - Abdichtung des trockenen Staenderraumes gegen den nassen Laeuferraum eines Unterwassermotors - Google Patents

Description

• Abdichtung des trockenen Ständerraumes gegen den nassen Läuferraum. eines Unterwassermotors Elektromotoren, die unter Wasser arbeiten müssen, sind bekannt als. Drehstrommotoren mit Kurzschlu ßläufern, also mit Läufern ohne Wicklungen und ohne Bürsten, die im Wasser laufen können. Die Wicklungen des Ständers müssen aber vor dem Einfluß des Wassers geschützt werden, um einen Feuchtigkeitaschlu.ß zu verhüten.
• Je nach der Art des Schutzes der Stärndetnvicklungen werden hauptsächlich zwei Bauarten von Unterwasserelektromotoren hergestellt, nämlich sogenannte nasse oder trockene Ausführungen. Bei den nassen Ausführungen sucht man das Wasser von den Wicklungen durch Einhüllen derselben mittels Gummischläuchen oder Gummiummantelungen feruzuhalten. Das erfordert besonders bei den Kabelverbindungen eine fehlerfreie Vulkanisierung und sorgfältige Handarbeit. Es ist daher die zweite Ausführung sehr verbreitet, bei der der ganze Ständerraum durch eine rohrartige, in dem Luftspalt zwischen dem Ständer und Läufer eingebaute Zwischenwand vom Wasser abgetrennt ist. Die Zwischenwand ist aus Stahl hergestellt. Dadurch wird Gummi als Kon.struktiongbaustoff vermieden. Um aber in diesem -dünnwandigen Rohr den nachteiligen Einfluß der Wirbelstrombilldung zu mindern, wurde bisher das Rohr aus einem hochlegierten Material erzeugt, ohne aber bei großen Leistungen den gewünschten Erfolg zu erzielen.
• Um den Durchgang der Kraftlinien durch das den Ständerraum abschließende Rohr wirbelstromfrei zu gestalten, wird seit mehreren Jahrzehnten das- genannte Zwischenrohr aus zahlreichen dünnwandigen Blechringen hergestellt mit dazwischenlie@geniden Dichtungen, die gleichzeitig die einzelnen Ringe elektrisch isolieren.
• Sorgfältige, langjährige Versuche haben hierbei ergeben, daß alle Arten von Dichtungen, auch Gummi, Wasser durchlassen, wenn auch nur in so geringen Mengen, daß eine Messung nur in sehr großen Zeiträumen durchführbar ist. Ein Tauchmotor von 4o PS Lefistung hat in der geschichteten Büchse einen Wasser:dürchlaß von etwa ao g pro Jahr im kalten Zustande. Datbei waren die einzelnen Blechringe der geschichteten Büchse o,5 mm und die Dichtungen o; z@ mm dick, bei einem spezifischen Flächendruck von zoo:o kg/cm= als. Dichfiungsidruck. Außerdem zeigte es sich, daß im Zustande der Wassendurchlaß ein Vielfaches gegenüber dem kalten Zustande des Stillstandes ist.
• Trotz dieses Wasserdurchganges,durch die Dichtungen der geschichteten Büchse war bisher die durchschnittliche Betrielbsdauer bis zu einer erforderlich werdenden Austrocknung des feucht gewordenen .Stators je nach Motorgröße etwa 6 bis 16 Jahre, bei ununterbrochenem Betrieb etwa 3 bis 8 Jahre.
• Zweck der Erfindung ist die Lösung des. Problems, diese -Betriebsidauer auf das Zehn- bis Zwanzigfache zu erhöhen, also voraussichtlich auf mindestens 30 Jahre. Da der Motor und die Pumpe einer derartigen Tauchpumpe ohne jede Schmierung arbeiten, so kann mm im allgemeinen erst nach einer so langen Betriebsdauer mit einer Generalreparatur infolge eines natürlichen Verschleißes rechnen und dabei .auch dem Stator aushemzen.
• Um eine zehnfache Lebensdauer zu erreichen, muß die Anzahl der Dichtungen auf den zehnten Teil vermindert werden. Das bedeutet, daß die Ringe die zehnfache Höhe erhalten müssen, z. B. 5 -mm statt bisher o,5. mm. Je größer aber die Ringhöhe wird, um so größer wird die Wiribelstrombil:dung in diesen Ringen, und damit steigt auch die Erwärmung dieser Ringe. Mit der Erwärmung steigt aber gleichzeitig die WasserdurchlÜssigkeit der Dichtungen. Mit einer größer werdenden Ringhöhe vermindert sich anfangs proportional dazu der Wasserdurchlaß infolge der Verringerung :der Anzahl der Dichtungen. Dann aiber beginnt eine Mehrerwärrmung der Ringe bei zu großer Höhe derselben, derart; daß infolge- der hohen Temperatur der Ringe der Wals:send'urchla,ß wieder ansteigt, so daß bei zu hohen Ringen die Lebensdauer des. Stators wieder geringer wird.
• Berechnungen, die durch Versuche bestätigt werden, haben ergeben, daß das Maximum an Lebensdauer gegeben ist, wenn man rdie R.inige bei: der Verwendung von gewöhnlichem Stahl mit einer Höhe, in aXialer -Richtung gemessen, von ungefähr 5 mm ausführt und mit ungefähr -o mm Höhe bei Verwendung eines legierten Sonderstahles.
• Da bekanntlich alle Ständer- und Läuferpakete :der Elektromotoren aus o.,5 mm dickem Dy@namöblech hergestellt werden, :so glaubte man allgemein, daß diese Blechdicke auch bei den Ringen der geschichteten Büchse verwendet werden müsse. Die systematische Entwicklung der Erfindung führte aber auf die Vermutung, daß in diesem Falle wegen des relativ kleinenEisengewichtes der geschichteten Büchse die größere Ringhöhe die m vorstehenden beschriebenen Vorteile ohne fühlbare Nachteile haben müsse. Diese Annahme wurde durch Rechnung und Versuch :bestätigt gefunden. Bei den vorstehend angegebenen Ringhöhen vermindern die in den Rangen auftretenden Wirbelstromverluste den Motorwirkungsgrad nur um etwa o,5 .bis i o/o. Es liegt somit eine Erfinidung vor, die einen großen wirtschaftlichen Erfolg bedeutet, wenn man bedenkt, daß ein derartiger Tauchmotor ganz plötzlich einen Feuchtigkeitsschlüß erhalten kann, der eine umständliche Neuwicklung des Ständers erfordert, so daß, abgesehen von der Betriebsstörung, beträchtliche Kosten entstehen.
• Die bei -der Erwärmung der Schichtbüchse entstehende Längenausdehnung derselben wird durch eine geeignete Vorrichtung kompensiert, die aber nicht Gegenstand dieser Erfindung ist.
• In der Zeichnung ist eine Büchse gemäß der Erfindung :im Achsschnitt als Beispiel dargestellt. Die Ringe r sind durch Dichtungsringe d aus Papier od. rdgl. abgedichtet und isoliert. Die Ringhöhe 1a beträgt 2 bis zo mm bei gewöhnlichem und 2 bis 2o mm bei speziallegiertem Stahl.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Abdichtung des trockenen Ständerraurnes gegen den nassen Läuferraum eines #Unterwasserelektromotors durch eine aus. einzelnen magnetisch leitenden Ringen und dazwischenliegenden isolierenden Dichtungen bestehende geschichtete Büchse, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hinblick :darauf, @daß bei steigender Ringhöhe einerseits durch die sinkende Zahl der Dichtungsstellen die Wasserdurchlässigkeit im umgekehrten arithmetischen Verhältnis zur Ringhöhe sinkt, anderseits jedoch infolge der größeren Erwärmung durch die wachsenden Wirbelstromverluste und den dadurch erhöhten Dampfdruck im progressiven Verhältnis steigt, die Höhe der Ringe unter Berücksichtigung ihrer magnetischen Eigenschaften und der jeweils vorliegenden Kühlungsverhältnisse bei Ringen aus gewöhnlichem Stahl mit ungefähr 5 mm und bei Ringen aus rostfreiem Stahl mit ungefähr vo mm bemessen wird.