DE19546023A1

DE19546023A1 - Electrical machine for use in explosive areas

Info

Publication number: DE19546023A1
Application number: DE19546023A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Gantke
Original assignee: Hanning and Kahl GmbH and Co KG
Current assignee: Hanning and Kahl GmbH and Co KG
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1995-12-09
Publication date: 1996-08-22
Also published as: DE29502004U1

Abstract

The machine has a rotor shaft (16) supported in the machine housing (10) via a combined shaft bearing (20) and shaft seal (30), cooperating with the peripheral surface of the shaft to provide an explosion protection gap (32). A one-piece bearing plate (22) has a seating (26) for the shaft bearing on the inside of the housing and a seating (28) for the shaft seal on the outside of the housing, with the explosion protection gap between the 2 seatings. Pref. the housing is pressure tight.

Description

Die Erfindung betrifft eine explosionsgeschützte elektrische Maschine mit einer in einem Gehäuse gelagerten Welle und einer in dem Gehäuse ausgebil deten Wellendurchführung, die mit der Umfangsfläche der Welle einen Ex plosionsschutzspalt bildet und ein Lager für die Welle sowie eine Wellendich tung aufnimmt.The invention relates to an explosion-proof electrical machine a shaft mounted in a housing and one in the housing Deten shaft bushing, the Ex with the peripheral surface of the shaft anti-explosion gap forms and a bearing for the shaft and a shaft seal tion records.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem druckfest gekapselten Mo tor, der beispielsweise als Tauchmotor für Pumpen und dergleichen einge setzt werden kann. Aufgrund seiner explosionsgeschützten Ausführung ist dieser Motor auch in Gegenwart von brennbaren Medien wie Faulgasen und dergleichen einsetzbar.In particular, the invention is concerned with a flameproof encapsulated Mo gate, for example, as a submersible for pumps and the like can be set. Because of its explosion-proof design this engine even in the presence of flammable media such as fermented gases and the same can be used.

Grundsätzlich müssen bei einer solchen explosionsgeschützten Maschine sämtliche Fugen, die vom Gehäuseinneren nach außen führen, als Spalte mit einer vorgegebenen Mindestlänge ausgebildet sein. Diese sogenannten Explo sionsschutzspalte sind nach den einschlägigen Vorschriften so dimensio niert, daß ein etwaiger Funke oder eine Explosionsflamme in dem Spalt ge löscht wird und somit ein Zünddurchschlag von innen nach außen oder von außen nach innen zuverlässig verhindert wird. Insbesondere muß ein solcher Explosionsschutzspalt auch an der Wellendurchführung vorgesehen sein.Basically, with such an explosion-proof machine all joints leading from the inside of the housing to the outside as gaps a predetermined minimum length. This so-called Explo Protection gaps are so dimensionally according to the relevant regulations niert that any spark or explosion flame in the gap ge is extinguished and thus an ignition breakdown from the inside out or from is reliably prevented from the outside in. In particular, such Explosion protection gap can also be provided on the shaft bushing.

Bei den Wellendurchführungen von bisher gebräuchlichen Tauchmotoren sitzt das Lager für die Welle in einem Lagerschild, das das Motorgehäuse an einem Ende abschließt. Die Wellendichtung ist außerhalb des Lagers an dem Lagerschild angebracht, damit auch das Lager durch die Wellendichtung ge gen das umgebende Medium geschützt wird. Der Explosionsschutzspalt wird durch ein Bauteil gebildet, das den Umfang der Welle auf der Innenseite des Lagers umgibt.For the shaft bushings of previously used submersible motors the bearing for the shaft sits in a bearing plate that attaches to the motor housing closes one end. The shaft seal is on the outside of the bearing Bearing plate attached so that the bearing ge through the shaft seal is protected against the surrounding medium. The explosion protection gap is formed by a component that the circumference of the shaft on the inside of the Encircles the camp.

Ein typisches Beispiel für eine Wellendurchführung dieser Art wird in der DE-PS 11 05 049 beschrieben.A typical example of a shaft bushing of this type is described in DE-PS 11 05 049.

Von den drei in unterschiedlichen Axialpositionen an der Wellendurchfüh rung angeordneten Komponenten, dem Explosionsschutzspalt, dem Lager und der Wellendurchführung, hat generell das Lager den größten Außen durchmesser. Die gehäusefesten Teile der Wellendurchführung müssen des halb aus mindestens zwei Bauteilen bestehen, damit zunächst das Lager in eine entsprechende Aufnahme des Lagerschilds eingesetzt werden kann. Die se Aufnahme wird dann nachträglich auf mindestens einer Seite durch ein separates Bauteil abgeschlossen, das die Welle enger umschließt und den Ex plosionsschutzspalt bildet bzw. die Wellendichtung aufnimmt. Diese mehrtei lige Konstruktion des Lagerschilds bedingt einen hohen Herstellungs- und Montageaufwand und birgt darüberhinaus die Gefahr zusätzlicher Leckstellen.Of the three in different axial positions on the shaft bushing components, the explosion protection gap, the warehouse and the shaft bushing, the bearing generally has the largest exterior diameter. The housing-fixed parts of the shaft bushing must be half consist of at least two components, so that the bearing in a corresponding holder of the end shield can be used. The This recording is then made on at least one side by a separate component completed, which encloses the shaft more closely and the Ex anti-explosion gap forms or receives the shaft seal. This multi-part lige construction of the end shield requires a high manufacturing and Assembly effort and also harbors the risk of additional leaks.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine explosionsgeschützte Maschine zu schaffen, die unter Einhaltung der einschlägigen Explosionsschutzbestim mungen einfacher und aus einer geringeren Anzahl von Bauteilen hergestellt werden kann.The object of the invention is therefore to an explosion-proof machine create in compliance with the relevant explosion protection regulations Easier and made from a smaller number of components can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wellendurch führung durch ein einstückiges Lagerschild gebildet wird, das auf der Ge häuseinnenseite einen Sitz für das Lager und auf der Gehäuseaußenseite ei nen Sitz für die Wellendichtung bildet und mit der Welle in einem zwischen dem Lager und der Wellendichtung liegenden Abschnitt den Explosions schutzspalt bildet.This object is achieved in that the waves leadership is formed by a one-piece end shield that on the Ge inside of the housing a seat for the bearing and on the outside of the housing forms a seat for the shaft seal and with the shaft in between the bearing and the shaft seal the explosion protective gap forms.

Erfindungsgemäß liegt somit der den Explosionsschutzspalt bildende Teil des Lagerschilds, der die Welle am engsten umschließt, in der Mitte zwi schen dem Lager und der Wellendichtung. Hierdurch ist es möglich, das La gerschild als einstückiges Bauteil auszubilden und das Lager und die Wellen dichtung von entgegengesetzten Seiten her in die hierfür vorgesehenen Sitze des Lagerschilds einzusetzen.According to the invention, the part forming the explosion protection gap is therefore located of the end shield that most closely surrounds the shaft, in the middle between between the bearing and the shaft seal. This enables the La gerschild as a one-piece component and the bearing and the shafts Seal from opposite sides in the seats provided of the end shield.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the invention are in the Subclaims specified.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeich nung näher erläutert.In the following, a preferred embodiment is shown in the drawing tion explained in more detail.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen Längsschnitt durch einen druckfest gekapselten Motor.The only drawing figure shows a longitudinal section through a pressure-resistant encapsulated motor.

Der Motor weist in bekannter Weise ein Gehäuse 10 auf, das den Stator 12 aufnimmt und in dem eine den Läufer 14 tragende Welle 16 in Lagern 18, 20 gelagert ist.The motor has, in a known manner, a housing 10 which receives the stator 12 and in which a shaft 16 carrying the rotor 14 is mounted in bearings 18 , 20 .

Das Gehäuse 10 ist an einem Ende, in der Zeichnung am unteren Ende, durch ein Lagerschild 22 abgeschlossen, das eine Wellendurchführung 24 für die Welle 16 bildet. Bei dem Lagerschild 22 handelt es sich um ein einstücki ges, rotationssymmetrisches Bauteil, das auf der dem Gehäuseinneren zuge wandten Seite einen Sitz 26 für das Lager 20 und auf der Außenseite einen Sitz 28 für eine Wellendichtung 30 bildet. Ein in Axialrichtung zwischen dem Lager 20 und der Wellendichtung 30 liegende Abschnitt des Lagerschilds 22 bildet mit der Umfangsfläche der Welle 16 einen Explosionsschutzspalt 32, der entsprechend den einschlägigen Explosionsschutzvorschriften dimensio niert ist.The housing 10 is closed at one end, in the drawing at the lower end, by a bearing plate 22 , which forms a shaft bushing 24 for the shaft 16 . The bearing plate 22 is a one-piece, rotationally symmetrical component which forms a seat 26 for the bearing 20 on the side facing the interior of the housing and a seat 28 for a shaft seal 30 on the outside. A lying in the axial direction between the bearing 20 and the shaft seal 30 portion of the bearing plate 22 forms with the peripheral surface of the shaft 16 an explosion protection gap 32 , which is dimensioned according to the relevant explosion protection regulations.

Bei der Montage des Motors kann das Lager 20 in den Sitz 26 eingesetzt wer den, bevor das Lagerschild 22 an die Stirnseite des Gehäuses 10 angeflanscht wird.When assembling the motor, the bearing 20 can be inserted into the seat 26 who before the bearing plate 22 is flanged to the end face of the housing 10 .

An das Lagerschild 22 ist außenseitig ein Deckel 34 angeflanscht, der an der Welle 16 durch eine Gleitringdichtung 36 abgedichtet ist und mit dem Lager schild 22 eine Vorkammer 38 bildet. Die Vorkammer 38 kann mit Öl gefüllt sein.On the bearing plate 22 , a cover 34 is flanged on the outside, which is sealed to the shaft 16 by a mechanical seal 36 and forms a prechamber 38 with the bearing plate 22 . The pre-chamber 38 can be filled with oil.

In eine Bohrung des Lagerschilds 22 ist elektrisch isoliert eine Lecküberwa chungselektrode 40 eingesetzt, die mit einem Ende in die Vorkammer 38 und mit dem anderen Ende in das Innere des Gehäuses 10 ragt. An die Leck überwachungselektrode 40 wird ein vom Massepotential des Gehäuses und der Welle verschiedenes Potential angelegt, so daß durch Überwachung des von der Elektrode durch das umgebende Medium zur Masse fließenden elek trischen Stromes eine Änderung der Leitfähigkeit des Mediums festgestellt werden kann, die auf das Eindringen von Wasser hinweist. Auf diese Weise kann sowohl das Eindringen von Wasser in die ölgefüllte Vorkammer 38 als auch das Vorhandensein von Wasser im Inneren des Gehäuses 10 festgestellt werden. Bei vertikaler Einbauweise des Motors, wie in der Zeichnung darge stellt, sammelt sich das in das Innere des Gehäuses 10 eindringende Wasser auf dem Lagerschild 22, so daß es zwangsläufig mit der Lecküberwachungse lektrode 40 in Berührung kommt. In a bore of the bearing plate 22 , a leakage monitoring electrode 40 is inserted in an electrically insulated manner, which projects with one end into the prechamber 38 and with the other end into the interior of the housing 10 . At the leak monitoring electrode 40 , a potential different from the ground potential of the housing and the shaft is applied, so that by monitoring the electrical current flowing from the electrode through the surrounding medium to ground, a change in the conductivity of the medium can be determined, which is due to the penetration of water indicates. In this way, both the penetration of water into the oil-filled prechamber 38 and the presence of water in the interior of the housing 10 can be determined. In a vertical installation of the motor, as shown in the drawing Darge, the water penetrating into the interior of the housing 10 collects on the end shield 22 , so that it inevitably comes into contact with the leakage monitoring electrode 40 .

Durch die Anordnung einer einzigen Lecküberwachungselektrode 40 in dem einstückigen Lagerschild 22 kann auf diese Weise mit einer minimalen An zahl von Bauteilen eine wirksame Lecküberwachung erreicht werden. Diese Maßnahme ist in Kombination mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Wellendurchführung 24 besonders zweckmäßig, kann jedoch auch unabhän gig von der Gestaltung der Wellendurchführung eingesetzt werden.By arranging a single leak monitoring electrode 40 in the one-piece end shield 22 , effective leak monitoring can be achieved in this way with a minimal number of components. This measure is particularly useful in combination with the design of the shaft bushing 24 according to the invention, but can also be used independently of the design of the shaft bushing.

An das der Wellendurchführung 24 entgegengesetzte Ende des Gehäuses 10 ist eine Kappe 42 angeflanscht, die eine dichte Durchführung 44 für ein elek trisches Kabel 46 aufweist und mit der Stirnwand des Hauptteils des Gehäu ses 10 eine Anschlußkammer 48 bildet, in der die elektrischen Anschluß klemmen 50 des Motors untergebracht sind.At the shaft bushing 24 opposite end of the housing 10 , a cap 42 is flanged, which has a sealed bushing 44 for an electrical cable 46 and forms a connection chamber 48 with the end wall of the main part of the housing 10 , in which the electrical connection clamps 50 of the engine are housed.

Eine in die Kappe 42 eingeschraubte Ringschraube 52 gestattet es, den Mo tor beispielsweise an einem Seil aufzuhängen.An eyebolt 52 screwed into the cap 42 allows the motor to be suspended, for example, on a rope.

Nach der Endmontage muß das Innere des Gehäuses 10 unter Druck gesetzt werden, um den Motor auf Druckdichtheit zu prüfen. Hierzu muß eine Öff nung vorhanden sein, durch die das Druckmedium in das Gehäuse eingeleitet werden kann und die später unter Berücksichtigung der Explosionsschutz vorschriften dicht verschlossen werden kann.After final assembly, the interior of housing 10 must be pressurized to check the engine for pressure tightness. For this purpose, there must be an opening through which the pressure medium can be introduced into the housing and which can later be tightly sealed taking explosion protection regulations into account.

Gemäß einem eigenständigen Erfindungsmerkmal wird diese Öffnung bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Gewindebohrung 54 der Kap pe 42 gebildet, in die später die Ringschraube 52 eingeschraubt wird. Um die Gewindebohrung nach der Dichtheitsprüfung dauerhaft druckdicht und zünddurchschlagsicher zu verschließen, ist in den inneren Abschnitt der Ge windebohrung 54 eine Madenschraube 56 eingeklebt. Der vorgeschriebene Explosionsschutzspalt wird durch den Spalt zwischen den Gewindegängen der Madenschraube und der Gewindebohrung gebildet. Dieser Spalt bleibt auch dann bestehen, wenn die Ringschraube 52 gelöst wird.According to an independent feature of the invention, this opening is formed in the embodiment shown by a threaded bore 54 of the cap 42 , into which the eyebolt 52 is later screwed. In order to permanently seal the threaded bore after the leak test in a pressure-tight and ignition-proof manner, a grub screw 56 is glued into the inner section of the threaded bore 54 . The prescribed explosion protection gap is formed by the gap between the threads of the grub screw and the threaded hole. This gap remains even when the eyebolt 52 is loosened.

An die Innenwand der Kappe 42 ist ein Steg 58 angeformt, der in den Quer schnitt der Gewindebohrung 54 vorspringt und einen Anschlag für die Madenschraube 56 bildet. Hierdurch wird die Einschraubtiefe der Maden schraube begrenzt, so daß die vorgeschriebene Länge des Explosionsschutz spaltes mit Sicherheit eingehalten wird.On the inner wall of the cap 42 , a web 58 is formed, which projects into the cross section of the threaded bore 54 and forms a stop for the grub screw 56 . This limits the screw depth of the maggot screw so that the prescribed length of the explosion protection gap is maintained with certainty.

Claims

1. Explosion-proof electrical machine with a shaft ( 16 ) mounted in a housing ( 10 ) and a shaft bushing ( 24 ) formed in the housing, which forms an explosion protection gap ( 32 ) with the peripheral surface of the shaft ( 16 ) and a bearing ( 20 ) for the shaft and a shaft seal ( 30 ), characterized in that the shaft guide ( 24 ) is formed by a one-piece bearing plate ( 22 ) which on the inside of the housing has a seat ( 26 ) for the bearing ( 20 ) and forms a seat ( 28 ) for the shaft seal ( 30 ) on the outside of the housing and forms the explosion protection gap ( 32 ) with the shaft ( 16 ) in a section lying between the bearing ( 20 ) and the shaft seal ( 30 ).

2. Machine according to claim 1, characterized in that the housing ( 10 ) is pressure-tight.

3. Electrical machine with a in a pressure-tight housing ( 10 ) GE mounted shaft ( 16 ) and in a bearing plate ( 22 ) of the housing formed shaft bushing ( 24 ) with a shaft seal ( 30 ), in particular according to claim 2, characterized that outside of the bearing plate ( 22 ) an oil-filled, on the shaft ( 16 ) by a further seal ( 36 ) sealed prechamber ( 38 ) is formed and that in the bearing plate an electrically isolated from earth leakage monitoring electrode ( 40 ) is arranged, which protrudes with one end into the prechamber ( 38 ) and with the other end into the interior of the housing ( 10 ).

4. Electrical machine according to the preamble of claim 1 or according to one of the preceding claims, with an externally attached to the housing hanger (eyebolt 52 ) and a housing wall enforcing opening ( 54 ) for supplying a pressure medium for the tightness test of the housing , characterized in that the opening is a threaded bore ( 54 ), in the outer section of which the hanger (ring screw be 52 ) is screwed in and in the inner section of which a grub screw ( 56 ) is firmly glued in with the internal thread of the bore in The thread is engaged and thus forms a sufficiently long explosion protection gap.

5. Electrical machine according to claim 4, characterized by a molded onto the inner housing wall web ( 58 ) which projects into the cross section of the opening ( 54 ) and limits the screw-in depth of the grub screw ( 56 ) be.