-
Wärmeschutz- und Kühlvorrichtung für einen unmittelbar neben einer
Wärmequelle in einem eigenen Schutzgehäuse arbeitenden Elektromotor Die Erfindung
bezieht sich auf eine Wärmeschutz-und Kühlvorrichtung für einen unmittelbar neben
einer Wärmequelle in einem eigenen Schutzgehäuse arbeitenden Elektromotor mit einer
in die Wärmequelle hineinragenden Treibwelle, bei der zwischen dem Motor und der
Wärmequelle Wärmestaumittel angeordnet sind und ein Kühlmittel von einer motorgetriebenen
Einrichtung durch das Innere des Motors in Umlauf versetzt wird.
-
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise bei einer von einem
Elektromotor angetriebenen Kreiselpumpe bekanntgeworden. In diesem Fall ist das
Gehäuse des in einer waagerechten Ebene umlaufenden Pumpenrades von einer Druckflüssigkeit
umgeben, wobei auf der dem Antriebsmotor zugekehrten Seite des Gehäuses in der Druckflüssigkeit
mit geringen Zwischenräumen Platten übereinandergeschichtet sind, welche zwischen
sich dünne, wärmeisolierende Flüssigkeitslagen festhalten und Konvektionsströme
in der Druckflüssigkeit verhindern sollen. Der Antriebsmotor ist bei dieser Vorrichtung
in größerem Abstand über dem Flüssigkeitsspiegel der Druckflüssigkeit angeordnet
und treibt die Pumpe durch eine voll ausgeführte Welle an. Das die Druckflüssigkeit
unter Druck setzende Gas wird durch ein auf der der Pumpe gegenüberliegenden Seite
des Motors angebrachtes Gebläserad in Umlauf durch das Innere des Motors und äußere
Kühlrohre versetzt, um die Arbeitstemperatur des Motors auf zulässige Werte zu begrenzen.
-
Der Aufbau und die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung
bringen es mit sich, daß der Abstand zwischen der angetriebenen Pumpe und dem Antriebsmotor
sehr groß ist, so daß die Vorrichtung unter beengten räumlichen Verhältnissen nicht
eingesetzt werden kann. Aus den gleichen Gründen kann die Vorrichtung auch nur dort
Verwendung finden, wo das Pumpenrad in einer waagerechten Ebene umläuft. Schließlich
bedarf es für diese Vorrichtung auch eines besonderen, mit einem eigenen Gebläse
versehenen Motors, so daß ein schneller Austausch gegen serienmäßige Motoren schon
aus diesem Grunde nicht möglich ist.
-
Es sind nun auch schon Wärmeschutz- und Kühlvorrichtungen ähnlicher
Art bekanntgeworden, bei denen ein in einem einheitlichen Gehäuse gekapselter Elektromotor
durch eine dicke Wärmeschutzmauer von der Wärmequelle getrennt ist. Der Motor besitzt
dabei eine durch die Schutzmauer hindurchragende rohrförmige Verlängerungswelle
zum Antrieb eines in der Wärmequelle umlaufenden Propellers und weist an seinem
gegenüberliegenden Ende ein Kühlgebläse auf. welches Kühlluft am Motor entlangstreichen
läßt, wobei die Kühlluft die den Propeller antreibende Welle nicht berührt. Da die
rohrförmige Ausbildung der genannten Welle allein nicht ausreicht, um den Wärmeübergang
von der Wärmequelle zum Motor auf zulässige Werte zu begrenzen, muß die genannte
Welle sehr lang ausgeführt werden, so daß eine raumsparende Bauweise auch hier nicht
möglich ist. In entsprechender Weise wie bei der vorher besprochenen Vorrichtung
müssen auch hier mit einem eigenen Gebläse versehene Spezialmotoren verwendet werden,
die einen schnellen Austausch gegen Serienmotoren unmöglich machen.
-
Es ist nun auch schon bekanntgeworden, bei Vorrichtungen der in Rede
stehenden Art zwischen der Wärmequelle und dem Motor auf der Welle ein Flügelrad
zwecks Kü'h Jung der Welle anzuordnen. Dabei ist die Nabe des Flügelrades eng auf
die Welle aufgepaßt und soll die Wärme von der Welle an die Flügel des Rades weiterleiten.
Von diesen soll die Wärme dann an das mit Kühlrippen versehene Außengehäuse des
Motors abgestrahlt werden: Da hierbei aber das Flügelrad in einem abgeschlossenen
Raum umläuft, ist die Kühlwirkung bei starken Wärmebeanspruchungen unzureichend,
und es besteht die Gefahr, daß die Wellenlagerung und der Motor Schaden nehmen.
Die
Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine Wärmeschutz- und Kühlvorrichtung
für einen neben einer Wärmequelle arbeitenden Elektromotoi zu schaffen, die die
Mängel der bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen vermeidet und es ermöglicht, einen
serienmäßigen Elektromotor raumsparend unmittelbar neben der Wärmequelle anzubringen,
ohne daß die Gefahr einer Beschädigung des Motors bestünde. Insbesondere soll dabei
eine selbständige, leicht an beliebigen Motoren anbringbare Kühlvorrichtung vorgesehen
sein, und der Motor soll nach Wunsch gegen andere serienmäßige Motoren austauschbar
sein. Die angetriebene Vorrichtung soll gegenüber der Außenluft vollkommen sicher
abgeschlossen sein.
-
Um dieses Ziel zu erreichen, wird bei einerWärmeschutz- und Kühlvorrichtung
für einen unmittelbar neben einer Wärmequelle in einem eigenen Schutzgehäuse arbeitenden
Elektromotor mit einer in die Wärmequelle hineinragenden Treibwelle, bei der zwischen
dem Motor und der Wärmequelle Wärmestaumittel angeordnet sind und ein Kühlmittel
von einer motorgetriebenen Einrichtung durch das Innere des Motors in Umlauf versetzt
wird, erfindungsgemäß ein mit inneren Tragkonsolen für den Elektromotor versehenes
Zusatzgehäuse vorgesehen, das einen serienmäßigen, offenen Elektromotor mit Durchzugsbelüftung
bei möglichst raumsparender Anordnung unter Belassung eines Zwischenraumes um das
Motorgehäuse herum und an den Motorenden umschließt, wobei die Wärmestaumittel von
mehreren voneinander getrennten Schirmwänden gebildet werden, die eine der Wärmequelle
benachbarte Stirnwand des Zusatzgehäuses bilden und mit der Treibwelle fluchtende
Öffnungen besitzen, durch welche eine auf der Treibwelle befestigte Verbindungswelle
hindurchragt, deren in dem genannten Zwischenraum zwischen Elektromotor und Schirmwänden
gelegener Teil als Druckpumpe für das in dem Zusatzgehäuse umgewälzte Motorkühlmittel
ausgebildet ist.
-
Eine solche Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß sie es gestattet,
serienmäßige Elektromotoren raumsparend unmittelbar neben einer Wärmequelle anzuordnen,
ohne daß die Gefahr einer Überhitzung des Motors und seiner Lager bestünde. Die
als Druckpumpe für das Motorkühlmittel ausgebildete Verbindungswelle kann leicht
mit beliebigen Motoren verbunden werden, so daß sich die Anschaffung teurer Spezialmotoren
mit eingebauten Kühlvorrichtungen erübrigt. Wenn es erwünscht ist, einen anderen
Antriebsmotor, beispielsweise einen Motor mit einer anderen Kennlinie, zu verwenden,
so kann ohne Schwierigkeiten ein Austausch der Motoren erfolgen. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist gegenüber der Außenluft vollkommen abgeschlossen, so daß das in
der angetriebenen Vorrichtung verarbeitete Medium nicht nach außen dringen kann.
Zweckmäßigerweise wird der ringförmige Zwischenraum zwischen dem Gehäuse des Elektromotors
und dem Mantel durch eine Trennwand quer unterteilt, wobei in dieser Trennwand Wärmeaustauscher
vorgesehen sind, durch welche das den Motor kühlende, im Verlauf einer Umwälzung
durch das Motorgehäuse hindurch- und außen an ihm entlangströmende Medium geleitet
wird.
-
Weitere Erfindungsmerkmale, insbesondere bezüglich der Ausbildung
der Druckpumpe und der zwischen dem Elektromotor und der Wärmequelle angeordneten
Wärmestaumittel, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung an Hand von Zeichnungen. In diesen zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch
die Längsachse der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt entlang der
Linie 11-II der Fig.1, wobei ein Quadrant nach innen versetzt ist, Fig.3 eine vergrößerte
Schnittdarstellung des in Fig.1 durch gebrochene Linien herausgehobenen Teiles und
Fig. 4 eine vergrößerte schaubildliche Ansicht eines in Fig. 1 und 3 gezeigten,
mit Querrippen versehenen Pumpenringes.
-
Die erfindungsgemäße Wärmeschutz- und Kühlvorrichtung für einen unmittelbar
neben einer Wärmequelle arbeitenden Elektromotor besitzt ein Motorzusatzgehäuse
mit einem länglichen, waagerecht verlaufenden, rohrförmigen Mantel 2. An diesem
sind in Längsrichtung getrennte Stützwangen 4 starr befestigt, mittels deren der
Mantel 2 sich auf einer darunterliegenden Auflagefläche S abstützt. Die Wangen 4
können auch mit einer Grundplatte 6 starr verbunden sein, die unmittelbar auf der
Fläche S ruht oder dort in beliebiger Weise, z. B. durch Verschrauben, befestigt
ist. Wie die Fig. 2 deutlich macht, sind längsverlaufende, quer voneinander getrennte
Tragkonsolen 8 starr mit dem Zwischenstück der Innenwand des Mantels 2 oberhalb
des Mantelbodens verbunden, um einen dazwischen und darüber ebenfalls starr angebrachten
Elektromotor M zu tragen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der MotorM von
beliebiger, für Verwendungen bei hoher Temperatur geeigneter Bauweise mit einem
Gehäuse 14 und mit einer dort herausstehenden, drehbaren Ausgangswelle16 sein. Jede
Tragkonsole8 weist oben eine tragende Fläche 10 auf, auf der die längs und quer
voneinander getrennten Füße 12 des Gehäuses 14 starr, z. B. durch Verschrauben,
befestigt sind. Wie man sieht, ist das äußere Ende des Mantels 2 mittels einer an
ihm befestigten Stirnwand 3 abgedichtet, und der Motor M läßt sich auf den Tragkonsolen
8 vor dem Festmachen seitlich zur Mitte des Mantels 2 bringen und der Länge nach
so verschieben, daß die Ausgangswelle 6 ein wenig über das offene Ende des Mantels
2 hinaussteht. Der Motor M wird elektrisch mittels eines Sehiebeklinkensatzes J
angeschlossen, dessen Außenteil in die Stirnwand 3 eingedichtet ist.
-
Erfindungsgemäß ist eine länglich geformte Verbindungswelle 15 fest
mit dem Außenende der Welle 16 so verbunden, daß sie mit ihr umläuft. Das vom Motor
M abgekehrte Ende der Verbindungswelle 15 ist an dem Gebläserad 18 eines Kreiselverdichters
20 befestigt. Der Verdichter 20 kann nach irgendeiner fachbekannten Art und Weise
aufgebaut sein; vom Gebläserad 18 erstreckt sich ein Niederdruckeinlaß 21 axial
nach außen, und ein Hochdruck-Schneckenkanal 22 umgibt das Gebläserad 18 am Außenumfang.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verdichtet der Verdichter heißes Gas. Mit der
Schnecke 22 des Verdichters 20 besteht eine Wand 24 aus einem Stück, die sich quer
nach außen über das offene Ende des Mantels 2 erstreckt und in der Mitte eine reichliche
Öffnung hat, um der Verbindungswelle 15 Durchgang zu gewähren. Das äußere Ende des
Mantels 2 ist am Umfang starr mit dem Außenteil der Wand 24 verbunden, um mit ihr
eine zusammenhängende
Abdichtung zu bilden. Wie man sieht, besteht
zwischen der Außenseite der Wand 24 und der Innenfläche des Gebläserades 18 ein
Abstand, um einen Durchlaß 26 (Fig: 3) zu bilden, durch den der am Abgabeende des
Gebläserades 18 auftretende Druck auch in das benachbarte Ende des Mantels 2 gelangt.
Angesichts der Tatsache, daß das durch den Verdichter 20 gehende Medium sich auf
einer erheblich angehobenen Temperatur befindet, steigt auch die Temperatur der
Wand 24 an. Eine kreisförmige Wärmeabschirmung 30, die sich über das offene Ende
des Mantels 2 an der Innenseite der Wand 24 erstreckt, dient dazu, die hohe Temperatur
der Wand 24 von dem Motor M fernzuhalten.
-
Nach den Fig. 1 und 3 enthält die Wärmeabschirmung 30 einen
unregelmäßig gestalteten, allgemein kreisförmigen Halter 32, der sich über das offene
Ende des Mantels 2, nach Länge und Seite innen bis zu dessen Außenkante reichend,
erstreckt und in der Mitte eine reichliche Öffnung hat, durch die das Zwischenstück
der Verbindungswelle 15 .hindurchgeht. Es ist zu bemerken, daß das äußere Randstück
des Halters 32 nach innen in den Mantel 2 hineingebogen ist, um sich an das Stirnprofil
der Wand 24 anzuschmiegen. Der Halter 32 trägt eine Kühlvorrichtung, die irgendein
Kühlmittel von einer wesentlich tieferen Temperatur als der der Wand 24 enthält.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der Wärmefang aus einer
Röhre 34, die an der Außenseite des Halters 32 liegt, zu einem Paar von überlappenden
Spiralen rings um den Verbinder 15 gebogen ist und sich über das offene Ende des
Mantels 2 erstreckt. Die entgegengesetzten Enden der Röhre 34 sind im Durchmesser
voneinander getrennt und verlaufen in der Nähe der Innenfläche des Mantels 2 an
ihr entlang nach innen, wobei ihre entfernten Teile so gebogen sind, daß sie aus
dem Mantel 2 durch abgedichtete Öffnungen herausragen. An die Enden der Röhre 34
können außerhalb des Mantels 2 Kühlmittelleitungen angeschlossen werden. Da die
Röhre 34 an dem Mantel 2 nur mit ihren Einlaß- und Auslaßteilen befestigt ist, kann
ihr doppelspiraliger Zwischenteil sich frei ausdehnen und zusammenziehen, wenn seine
Temperatur wechselt.
-
Die Wärmeabschirmung 30 enthält auch mehrere Schirmwände 36 a, 36
b und 36 c, die sich über das offene Ende des Mantels 2 legen und in der Mitte reichliche
COffnungen haben, durch die das Zwischenstück der Verbindungswelle 15 hindurchgeht.
Die Schirmwände 36a, 36b und 36c liegen in Längsrichtung des Mantels
2 voneinander getrennt zwischen der Wand 24 und den Spiralteilen der Röhre 34. Sie
dienen dazu, um die Geschwindigkeit des Wärmeflusses zwischen diesen Teilen zu regeln.
Die Schirmwand 36a ist unmittelbar neben den Spiralteilen der Röhre 34 gelegen und
an ihrem Außenrand so gestaltet, daß sie in einem Stück in einen Schenkel
38
übergeht, der am Umfang fest mit der benachbarten Innenfläche des Mantels
2 und dem benachbarten Außenende des Halters 32 abgedichtet ist. Die mittleren Teile
des Halters 32 und der Schirmwand 36 a sind ebenfalls am Umfang fest miteinander
abgedichtet. Die Schirmwand 36b wird durch angearbeitete Vorsprünge 39 an mindestens
die Umfangsstellen rings um den Verbinder 15 herum von der Schirmwand 36a getrennt
gehalten; die Vorsprünge reichen nach innen bis zur Berührung mit der benachbarten
Außenfläche der Schirmwand 36 a. In ähnlicher Weise kann die Schirmwand 36 c von
der Schirmwand 36 b
abgehalten werden. Wenn auch infolge dieser unmittelbaren
Berührung der Abstandsnocken 39 eine gewisse Wärmeleitung unmittelbar von der einen
Schirmwand 36 zur nächsten erfolgen kann, so ist doch Wärmeleitung infolge der kleinen
Berührungsfläche nur klein.
-
Angesichts der Tatsache, daß das Außenende des Mantels 2 mit dem äußeren
Teil der Wand 24 in Verbindung steht, tritt eine Wärmeleitung dort unmittelbar ein.
Um diese daran zu hindern, das Material in dem Mantel 2 zu erhitzen, ist in der
Nähe des inneren Endes des Schenkels 38 eine Hülle 40 um die Außenfläche des Mantels
gelegt, durch die ein entsprechendes Kühlmnittel, z. B. Wasser, fließen kann, um
das äußere Ende des Mantels 2 zu kühlen. Obwohl in der Darstellung eine einzelne
Ringhülle 40 mit einem Einlaß 41 und einem diametral gegenüberliegenden Auslaß
42 gezeigt ist, kann auch eine nach dem Gegenstromprinzip arbeitende Hülle benutzt
werden, wobei Eimaß 41 und Auslaß 42 dicht beieinander liegen.
-
Infolge des Temperaturgefälles entsteht zwischen der Wand 24 und den
Spiralteilen der Röhre 34 ein Wärmefluß. Der Betrag dieses Wärmedurchgangs ist von
dem Temperaturgefälle zwischen mehreren Schirmwänden 36 und dem Durchgangskoeffizienten
abhängig. Durch die getrennten Schirmwände 36 wird der Wärmeübergang durch Strahlung
und Leitung von der Wand 24 vorn Eintritt in den Mantel 2 ferngehalten, und ein
Temperaturgefälle tritt zwischen der Wand 24 und der benachbarten Leitwand 36c,
36 b, 36 a bis zu den Spiralteilen der Röhre 34 auf. Unter normalen Betriebsbedingungen
besteht ein ständiges Temperaturgefälle zwischen der Wand 24 und dem Spiralteil
der Röhre 34, so daß die gesamte von der Wand 24 zur Schirmwand 36 c in der Zeiteinheit
übertragene Wärme gleich den jeweils von Schirmwand zu Schirmwand und schließlich
an den Spiralteil der Röhre 34 in der Zeiteinheit übertragenen Wärmemengen ist;
jede Schirmwand erreicht dabei eine Beharrungstemperatur zwischen den Temperaturen
der Wand 24 und des Spiralteiles der Röhre 34. Mit Rücksicht darauf jedoch, daß
ein solcher Wärmeübergang zwischen benachbartenBestandteilen direkt proportional
der Differenz zwischen den vierten Potenzen der Temperaturen in den Bestandteilen,
d. h. (T14-T,4) ist, wird die Gesamtmenge der von der Wand 24 auf den Spiralteil
der Röhre 34 übertragenen Wärme wesentlich durch die Schirmwände 36a, 36b und 36c
eingeschränkt. Demgemäß kann durch die Schaffung dieser Wände der Spiralteil der
Röhre 34 auf wesentlich geringerer Temperatur gehalten werden als der Betriebstemperatur
der Wand 24, indem überall erhältliche Kühlmittel, wie z. B. Wasser, mit einer normalen
Durchflußgeschwindigkeit verwendet werden; die Wärmeübertragung von dem Spiralteil
der Röhre 34 an die Atmosphäre innerhalb des Mantels 2 ist genügend klein, um dem
Motor M keinen Schaden zuzufügen. Obwohl nur drei Schirmwände 36 dargestellt und
beschrieben sind, können solche auch in größerer Zahl Verwendung finden, wodurch
ein größeres Temperaturgefälle zwischen der Wand 24 und den Spiralteilen der Röhre
34 gehalten werden kann, ohne daß irgendein Wechsel des Kühlmittels in der Röhre
34 erforderlich wird.
-
Die Eignung der Schirmwände 36 a, 36 b und 36 c, den Wärmeübergang
einzuschränken, wird gut durch die folgenden Rechenergebnisse veranschaulicht, die
auf
den normal zu erwartenden Temperaturen an der Wand 24 von 760° C und im Wasser
von 66° C beruhen. Unter diesen Annahmen werden 6500 kcal je Stunde durch die Wand
24 an das Wasser in dem Spiralteil der Röhre 34 übertragen, wenn keine Schirmwände
Verwendung finden; dadurch wird der Spiralteil der Röhre 34 gezwungen, eine derart
angehobene Temperatur anzunehmen, daß ein wesentlicher Wärmebetrag an den Inhalt
des Mantels 2 übertragen wird. Bei Anwendung der Schirmwände 36a, 36b und 36c werden
unter den gleichen Betriebsbedingungen nur 1600 kcal je Stunde übertragen, und der
Wärmeübergang von dem Spiralteil der Röhre 34 zum Inhalt des Mantels 2 wird wesentlich
gemindert.
-
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können beliebige Motortypen benutzt
werden, bei denen das Gehäuse 14 eine normale, hohle, längliche Konstruktion aufweist,
so daß ein umgebendes Medium von der einen zur anderen Seite nur durch den Motor
hindurchfließen kann. Demgemäß ist ein Ringträger 44 vorgesehen, der sich radial
zwischen der äußeren Fläche des Motorgehäuses 14 und der radial benachbarten inneren
Fläche des Mantels 2 erstreckt und so die den Motor umgebende Kammer unterteilt.
Der Träger 44 ist, wie man sieht, der Länge nach aus der Mitte des Mantels
2 zur Stirnwand 3 hin versetzt. Der Träger 44 ist mit mehreren Öffnungen 45 versehen,
in deren jeder ein gestreckt zylindrischer Wärmeaustauscher 46 starr so befestigt
ist, daß er der Länge nach in den Mantel 2 hineinragt. Um sicherzustellen, daß das
den Motor M umgebende Medium durch die Wärmeaustauscher 46 hindurchgeht, ist der
Träger 44 an den Umfängen mit der Außenfläche des Gehäuses 14, der Außenfläche
der Wärmeaustauscher 46 und der Innenfläche des Mantels 2 abgedichtet.
-
Unabhängig davon, daß verschiedene Typen von Wärmeaustauschern Verwendung
finden können, enthält jeder Wärmeaustauscher 46 mehrere gleichachsige, längliche,
dünnwandige Wärmeleitrohre, die längsverlaufende, gleichachsige, ringförmige Flüssigkeitswege
50, 51 und 52 abgrenzen, um Strömung hindurchzulassen; jeder davon ist mit entsprechenden
Windungen 48 versehen, um den Wärmeaustausch zwischen den Strömungswegen zu erleichtern.
Für jeden Strömungsweg können verschiedene Formen benutzt werden, jedoch ist in
der Darstellung der äußere ringförmige Strömungsweg 50 an jedem seiner Enden offen,
wodurch das den Motor M umgebende Medium von dessen innerem Wellenstumpfende durch
den Ringdurchgang 50 zum äußeren Motorende und danach durch das hohle Gehäuse 14
des Motors M zurück zum inneren Wellenstumpfende fließt. Die inneren Enden der inneren
Strömungswege 51, 52 stehen der Länge nach zur Stirnwand 3 hin von dem inneren Ende
des Strömungsweges 50 ab, und der innere Durchmesser des Rohres, das die Innenseite
des Weges 50 bildet, ist mittels einer sie abdeckenden Platte 54 abgedichtet, wodurch
eine Kühlmittel-Umkehrkammer 53 am inneren Ende eines jeden Wärmeaustauschers 46
gebildet wird.
-
Die innersten Strömungswege 52 sind entsprechend an nach Kreisbögen
getrennten, längsverlaufenden Einlaßleitungen 55 und die Zwischenströmungswege 51
an ebensolchen Auslaßleitungen 56 angeschlossen, die die Zufuhrleitungen 55 entsprechend
gleichachsig umgeben. Um jeder Einlaßleitung 55 Kühlmittel zuzuführen, ist zwischen
der Stirnwand 3 und dem Außenende des Motors M ein ringförmiges Kopfstück 57 gelegen,
das mit dem Außenende jeder Leitung 55 in Verbindung steht. Das Kopfstück 57 ist
auch mit einer längs nach außen herausstehenden Speiseleitung 58 verbunden, die
axial nach außen aus der Stirnwand 3 herausgeht, um eine Kühlmittelzufuhr (nicht
gezeigt), z. B. Wasser, dort sicher anschließen zu können. In ähnlicher Weise liegt
ein ringförmiges Auslaßkopfstück 59 zwischen dem äußeren Ende des Motors M und dem
ringförmigen Kopfstück 57 und ist mit dem Außenende jeder der Auslaßleitungen 56
verbunden. Das ringförmige Auslaßkopfstück 59 ist auch mit einer axial nach außen
führenden Leitung 60 verbunden, die sich an eine Entwässerung (nicht gezeigt) beliebig
anschließen läßt. Die Leitungen 58, 60 sind in der Stirnwand 3 eingedichtet, um
Durchsickern irgendeines Stoffes aus dem Mantel 2 heraus oder in ihn hinein zu verhindern.
Bei einer solchen Wärmeaustauscherkonstruktionfließt Kühlmittel unter Druck von
der Zufuhrleitung 58 zu dem ringförmigen Zufuhrkopfstück 57, dann zu jeder der Einlaßleitungen
55, durch den inneren Weg 52 des Wärmeaustauschers 46, durch die Umkehrkammer 53,
nach außen durch den Zwischenweg 51 des Wärmeaustauschers 46, durch die Auslaßleitungen
56 zu dem Auslaßkopfstück 59 und dann zur Auslaßleitung 60.
-
Um sicherzustellen, daß das Medium innerhalb des Mantels 2 in der
zuvor beschriebenen Weise umgewälzt wird, ist mit der Verbindungswelle 15 eine Umwälzvorrichtung
für den Gasstrom zusammengebaut. Wie man sieht, ist das Zwischenstück der Verbindungswelle
15 mit einer längsverlaufenden Bohrung 61 versehen, die stramm auf dem äußeren Ende
der Welle 16 sitzt und dort beispielsweise durch einen quer durchgeschlagenen Stift
17 gesichert ist. Das verlängerte Endstück der Verbindungwelle 15 in der Nähe des
Motors M ist in der Nähe des Zwischenstückes der Welle 16 radial nach außen abgesetzt,
um eine zwischenliegende längliche Ringkammer 62 mit einem zum Motor M offenen Ende
zu bilden, das nach außen vom Gehäuse 14 absteht. Um einen möglichst engen Wärmeleitweg
für die sich berührenden Teile der Verbindungswelle 15 und der Welle 16 zu schaffen,
ist letztere in der Mitte mit einer Bohrung 63 versehen, die von außen nach innen
geht und im Durchmesser ein wenig größer als der Radius der Welle 16 ist. Eine schalenförmige
Wand 64 ist am Umfang fest mit der äußeren Fläche des inneren Endes des Motors M
abgedichtet, um dort eine Kammer 66 zu bilden. Der Mittelteil der Wand 64 ist mit
einer nach außen geflanschten Öffnung 68 versehen, deren kreisförmiges Ende dicht
neben dem kreisförmigen Ende des benachbarten Teiles der Verbindungswelle 15 liegt,
so daß die Kammer 66 mit der -Kammer 62 in Verbindung steht.
-
Wenn das Gebläserad 18 sich auf einer angehobenen Temperatur befindet,
hat auch die Verbindungswelle 15 eine angehobene Temperatur, da sie unmittelbar
angeschlossen ist. Der so entstehende Wärmefluß fließt durch den mittleren Teil
der Verbindungswelle 15 zu deren Außenteil. Ein gewisser Betrag von Wärme wird auch
von dem inneren Teil der Verbindungswelle 15 zur Ausgangwelle 16 gelangen, jedoch
infolge der Wärmeschranke begrenzt, die dazwischen durch die Berührung der Bohrung
61 mit der Außenfläche der Welle 16 und durch deren hiermit in Verbindung stehenden,
eingeengten Querschnitt gebildet wird.
-
In den Fig. 3 und 4 erkennt man, daß außen an
der
Verbindungswelle 15 mehrere Ringglieder 72 starr befestigt sind und über
die äußere Fläche nach außen herausstehen. Der äußere Teil der Verbindungswelle
15 ist auch mit mehreren in Längsrichtung voneinander abstehenden Reihen
von radial verlaufenden, in Umfangsrichtung voneinander getrennten Löchern 70 versehen,
wobei jede Reihe zwischen benachbarte Glieder72 fällt. Jedes Ringglied72 hat mehrere
rechteckige Querrippen 74, die an ihm starr befestigt, bogenmäßig voneinander getrennt
sind und sowohl radial als auch axial von dort zur Seite nach außen verlaufen. Nach
dem Zusammenbau sitzt jede Querrippe 74 auf dem Nachbarglied 72 auf, um mehrere
benachbarte vierseitige Kammern zwischen benachbarten Gliedern 72 zu bilden. Da
die Zahl von Löchern 70, die in jeder Lochreihe vorgesehen werden kann, begrenzt
ist, um eine Schwächung der Verbindungswelle 15 zu vermeiden, steht das innere Ende
jeder Querrippe 74 radial nach außen von der Außenfläche der Verbindungswelle 15
ab, um zwischen benachbarten Gliedern 72 eine Ringkammer 76 zu schaffen, die die
genannte Außenfläche außen umgibt.
-
Da die Verbindungswelle 15 mit der Welle 16 umläuft, wirken sein gelochter
Teil und die Glieder 72 und 74 als eine zwangläufige Druckpumpe, um das Medium aus
der Kammer 62 anzusaugen und es auf den höheren Druck im Mantel 2 zu bringen. Bei
Drehung der Welle 16 wird also das Medium in der Kammer 62 zunächst durch die Löcher
70 gezogen und in die Kammern 76 abgegeben, von denen es nach außen durch die vierseitigen,
aus den Gliedern 72 bis 74 gebildeten Kammern entladen wird. Wie es bei solchen
Kreiselpumpen allgemein bekannt ist, wird die Menge des entladenen Mediums vom Durchmesser
und der Zahl der Löcher 70 und der Länge des radialen Durchlasses bestimmt, durch
den das gepumpte Medium wandert. Demgemäß sind die Löcher 70 und die Glieder
72 bis 74 so entworfen, daß das gewünschte Volumen hindurchgewälzt
wird. Es ist wichtig, daß das mittels der obigen Pumpe aus der Kammer 62 in den
Mantel 2 gepumpte Medium auch ein Kühlmittel darstellt, welches den Wärmeübergang
von der Verbindungswelle 15 an die Welle 16 vermindert. Wie gesagt wird die Wärme
an die Verbindungswelle 15 vom Gebläserad 18 übertragen. Da die Glieder
72 und 74 unmittelbar an dem äußeren Teil der Verbindungswelle 15 angeschlossen
sind, erwärmt diese Wärmeübertragung die Glieder 72 und 74, diese werden jedoch
dank des Flusses des umgewälzten, an ihren Seiten entlangstreichenden Mediums abgekühlt.
-
Es ist auch zu bemerken, daß die beschriebene Pumpe ebenfalls ein
zwangläufig einseitiges Umwälzen des Mediums innerhalb des Mantels2 gewährleistet.
Da die Kammer 62 entleert wird, bildet sich also für das Medium ein Umwälzweg innerhalb
des Mantels 2 von der Hochdruckseite der Pumpe, durch die Wärmeaustauscher 46 hindurch,
in den Außenteil des Mantels 2 hinein, durch das Gehäuse des Motors M hindurch,
in die Kammer 66 und dann in die Kammer 62 auf der Niederdruckseite der Pumpe hinein.
Bei einem solchen Umwälzweg ist das umlaufende, durch das Gehäuse des Motors M fließende
Medium auf geringerer Temperatur als das Gehäuse innerhalb des Innenteiles des Mantels
2, so daß der Motor M ständig durch dieses umlaufende Medium gekühlt wird. Obwohl
die Bestandteile des Motors M die Temperatur des umlaufenden, durch ihn fließenden
Mediums anheben, sorgen die Wärmeaustauscher 46 mit genügender Aufnahmefähigkeit
dafür, sicherzustellen, daß ein solcher Wärmeübergang die Temperatur des umlaufenden
Mediums nicht bis zu dem Punkt anhebt, bei dem es nicht mehr zur Kühlung der Glieder
72 bis 74 dienen könnte.
-
Im Laufe dieser Beschreibung sind verschiedene Teile angedeutet worden,
die mit anderen Teilen zusammen abgedichtet sind. Da das vorliegende Zusatzgehäuse
in erster Linie für Anwendungen bei angehobener Temperatur gedacht ist, sind die
hier beschriebenen Bestandteile aus einem Stoff hergestellt, der sich für den beabsichtigten
Zweck bei solchen angehobenen Temperaturen eignet. Bestandteile wie der Mantel 2
und die Verbindungswelle 15 sind aus rostfreiem Stahl gefertigt, wodurch eine solche
Abdichtung leicht durch Schweißen bewerkstelligt werden kann. Weiter ist zu bemerken,
daß die Stirnwand 3 gegen den Mantel 2 mittels entsprechender Abdichtflansche 80
in fachbekannter Weise abgedichtet ist.
-
Bei der bisher beschriebenen Anordnung ist sichergestellt, daß der
Motor M bei einer Umgebungstemperatur arbeitet, die wesentlich unter der liegt,
mit der das angetriebene Gerät, d. h. der Verdichter 20, arbeitet. Der unmittelbare
Wärmefluß von der Wand 24 des Verdichters 20 zum Motor M wird mittels der Wärmeabschirmung
30 daran gehindert, die den Motor M umgebenden Temperaturen anzuheben. Der Mantel
2 wird vor dem Erreichen der angehobenen Temperaturen des Hochdruckmediums des Verdichters
20 mittels der ringförmigen Wasserhülle 40 an seinem offenen Ende bewahrt. Jedoch
ist zu bemerken, daß infolge des Durchlasses 26 und der reichlichen Öffnungen in
der Wand 24, den Leitwänden 36 und dem Halter 32 das mit hoher Temperatur und Druck
durch den Verdichter 20 wandernde Medium auch in den Mantel 2 am Wellenende
des Motors M eintritt. Dieses Medium hoher Temperatur wird mittels des Pumpenteiles
der Verbindungswelle 15, wie zuvor beschrieben, umgewälzt, so daß es durch den Durchlaß
50 des Wärmeaustauschers 46 wandert und dadurch abgekühlt wird. Gleichzeitig wird
die unmittelbar vom Gebläserad 18 zur Verbindungswelle 15 durchgehende Wärme mittels
der Glieder 72 und 74 zerstreut, über die das durch die Löcher 70
fließende Medium wandert, um ihre ständige Kühlung zu sichern.