DE2244275B2

DE2244275B2 - Gekapselter Kollektormotor für ein Pumpenaggregat

Info

Publication number: DE2244275B2
Application number: DE2244275A
Authority: DE
Inventors: Herbert 6830 Schwetzingen Palloch
Original assignee: Frankl & Kirchner Fabrik fur Elektromotoren U Elektrische Apparate 6830 Schwetzingen
Current assignee: Frankl & Kirchner Fabrik fur Elektromotoren U Elektrische Apparate 6830 Schwetzingen
Priority date: 1972-09-09
Filing date: 1972-09-09
Publication date: 1975-01-16
Also published as: GB1428445A; FR2199356A5; HK9681A; DE2244275A1; SE395938B; US3897178A; DE2244275C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen gekapselten Kollektormotor für ein Pumpenaggregat mit einem direkt von der zu fördernden Flüssigkeit beaufschlagten, sich über seinen ganzen Außenumfang erstreckenden, doppeiwandigen Gehäuse sowie einem pumpenseitigen, an einen Raum angrenzenden Lagerschild und mit einer Luftzwangsumwälzung innerhalb des vollständig abgedichteten Motors mittels eines auf der Welle angebrachten Lüfters.

Aus der US-PS 2 410 973 ist ein derartiger Kollektormotor für ein Pumpenaggregat bekannt, das als Tauchpumpenaggregat, also für Unterwassereinsatz, bestimmt ist und bei dem das als durchgehender Doppelzylindermantel ausgebildete Gehäuse als Kühlmantel dient, in den das Kühlwasser am pumpenseitigen Ende einströmt und am entgegengesetzten Ende ausströmt. Der Kollektor ist im Bereich des dem pumpenseitigen Ende entgegengesetzten Endes angeordnet. Zwischen dem pumpenseitigen Lagerschild und der Pumpe sind zwei Gehäusekammern vorgesehen, in denen insgesamt drei verhältnismäßig lange Labyrinthdichtungsanordnungen untergebracht sind. Der Motor weist in seinem Inneren eine Luftzwangsumwälzung auf, wozu auf der Motorwelle zum einen im Bereich des pumpenseitigen Lagerschildes und zum anderen außerhalb des entgegengesetzten Lagerschildes jeweils ein Lüfter angebracht ist. Dieser bekannte Kollektormotor ist außerordentlich groß und schwer und nur schwierig zu warten und deshalb für einen Einsatz, beispielsweise in einer tragbaren Gartenpumpe, nur schlecht geeignet, da die stark wärmeentwickelnden Teile, wie z. B. der Kollektor, nicht in einer optimalen Lage zum Kühlmantel liegen, so daß unter anderem deswegen auch zwei Lüfter vorgesehen sein müssen. Des weiteren muß für einen Wechsel der Kohlebürsten der Motor sowie ein ganz erheblicher Teil des Pumpenaggregates auseinandergenommen werden, was seine Wartung erheblich erschwert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kollektormotor der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß er bei Beibehaltung einer ausreichenden Kühlung möglichst klein und leicht wird und einfach zu warten ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch der an den pumpenseitigen Lagerschild angrenzende Raum von der zu fördernden Flüssigkeit beaufschlagt ist, daß der Kollektor im Bereich des pumpenseitigen Lagerschildes und der Lüfter im Bereich des entgegengesetzten Lagerschildes angeordnet ist und daß die Kohlebürsten des Kollektors «ach außen mittels am Motorgehäuse angebrachter Deckel abgedichtet sind.

Dadurch daß der Kollektor in der Nähe des pumpenseitigen Lagerschildes angeordnet ist und dieser pumpenseiiige Lagerschild ebenfalls gekühlt ist, der Motor also eine Stirnflächenkühlung zusätzlich zur Außenumfangskühlung besitzt und andererseits der Lüfter am¹ entgegengesetzten Ende des Motors angebracht ist, erfolgt eine Wärmeübertragung vom Kollektor auf dem kürzesten Wege auf eine — bezogen auf sein Volumen — große Kühlfläche, nämlich die Stirnfläche des Motors, und zwar wiederum an einer Stelle, wo das Kühlwasser noch seine niedrigste Temperatur hat und demzufolge ein besonders guter Wärmeübergang stattfindet. Diese optimalen Wärmeübergangsverhältnisse haben wieder zur Folge, daß der Motor besonders gedrängt und klein gebaut werden kann. Dadurch, daß die Kohlebürsten von außen zugänglich sind, ist deren leichtes Auswechseln gewährleistet.

Weiterhin ist es von Vorteil, wtiin der Außenmantel des doppeiwandigen Motorgehäuses zumindest teilweise durch eine lösbar am entgegengesetzten Lagerschild befestigte Hülse gebildet wird. Hierdurch wird ein besonders einfaches Reinigen des Kühlmantels ermöglicht, wenn dieser auf Grund des Pumpens stark verschmutzter Flüssigkeiten ebenfalls verschmutzt, da die den Kühlmantel bildende Hülse leicht abgezogen werden kann. Durch diese einfache Reinigungsmöglichkeit wird darüber hinaus die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Kühlung gewährleistet, da sonst die Schmutzablagerungen im Kühlmantel zur Verringerung des Wärmeübergangs führen. Darüber hinaus kann eine solche Hülse im Gegensatz zum üblicherweise gegossenen Motorgehäuse aus Blech gefertigt werden, was zu einer Gewichtsverringerung beiträgt.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Beaufschlagung des Raumes am pumpenseitigen Lagerschild durch einen Ringspalt zwischen der den Raum vom Druckraum der Pumpe trennenden Wand und der Nabe des Pumpenrades erreicht ist. Hierdurch wird ermöglicht, daß der Kühlmantel am Lagerschild besonders einfach aufgebaut ist und daß darüber hinaus gerade am pumpenseitigen Lagerschild eine besonders gute Kühlung vorhanden ist, da die zu fördernde Flüssigkeit im Bereich des Lagerschildes durch die mit der Motorwelle drehende Nabe verwirbelt wird. Außerdem wird eine mögliche Verschmutzung des Kühlmantels verringert, da durch den Ringspalt naturgemäß Schmutzstoffe nur in geringem Umfang hindurchtreten können.

Die großen Vorteile des erfindungsgemäßen

Pumpenaggregats liegen in seiner Verwendung als tragbare, schellisolierte Einheit in einer allseitig abgeschlossenen Sdialldämmhaube mit einem Tragegriff. Diese Anordnung kommt dem Wunsch nach möglichst geringer Geräuschentwicklung außerordentlich entgegen. Andererseits würde eine allseitig abgeschlossene Schalldämmhaube eine Kühlung völlig unterbinden, so daß gerade die erfindungsgemäße Kühlung des Kollektormotors von großem Vorteil ist. Außerdem trägt die weitgehende Umhüllung des Kollektormotors mit einem Kühlmantel auch zur Geräuschminderung bei.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Kollektormolor gemäß der Erfindung in Draufsicht auf das pumpenseitige Ende,

F i g. 2 den Motor gemäß F i g. 1 in Draufsicht auf das entgegengesetzte Ende und

F i g. 3 einen Längsschnittt durch ein Pumpenaggregat gemäß der Erfindung entsprechend der Schnittlinie HI-III in Fig. 1.

An einen Kollektormotor 1 ist eine Pumpe 2 angeflanscht (F i g. 3). Der Motor t weist ein Motorgehäuse 3 auf, das im Bereich des pumpenseitigen E.ides doppelwandig ausgebildet ist. In dem Motorgehäuse 3 ist ein Statorpaket 4 angeordnet, wobei die Brücken 5 der Statorbleche unter Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung dicht an der Innenwand des Motorgehäuses 3 anliegen. Innerhalb des Statorpaketes 4 ist eine Welle 7 mit einem eine Wicklung tragenden Anker 6 drehbar angeordnet. Die Welle 7 ist in zwei Lagerschilden 8, 9 mittels Kugellagern 10 gelagert. Während der pumpenseitige Lagerschild 9 fest mit dem Motorgehäuse 3 verbunden ist, ist der am anderen Ende angebrachte Lagerschild 8 mittels Muttern 11 auf Stehbolzen 12 gegen das Motorgehäuse 3 gezogen. Die Stehbolzen 12 dienen zugleich mit der Mutter 12' zur Befestigung des Statorpaketes 4 im Motorgehäuse 3. Die Außenringe der Kugellager 10 werden durch in die Kugellagerbohrung der Lag. :rschilde 8,9 eingelegte und im Normalzustand stark zusammengepreßte O-Ringe 13 aus elastischem Material gehalten, so daß auch bei einer Erweiterung der Kugellagerbohrungen, beispielsweise durch temperaturbedingte Ausdehnung, ein Mitdrehen dieser Außenringe mit der Welle 7 wirksam verhindert wird.

Zwischen der Wicklung des Ar«kers 6 und dem Lagerschild 8 ist ein Radiallüfter 14 auf der Welle 7 befestigt. Durch am Statorpaket 4 sich abstützende und über Druckfedern 15' gehaltene Luftleitbleche 15 wird die im Motorgehäuse 3 befindliche Luft gezwungen, bei einer Drehung der Welle 7 und damit des Radiallüfters 14 von dessin Druckseite 16 außen an diesen Luftleitblechen 15 vorbei durch die Durchgangsräume zu strömen, die von dem abgeflachten Statorblechrücken 17 und der Gehäuseinnenwand 18 gebildet werden. Nach ihrer Umlenkung am anderen pumpenseitigen F.nde des Motorgehäuses 3 strömt die Luft dann durch die freien Durchgangsräume, die durch die Statorblechinnenseiten 19 und die Ankerwicklung 6 begrenzt werden, zurück zur Saugseite 20 des Radiallüfters 14. Strömungsrichtung und -verlauf sind durch die Richtungspfeile 21 dargestellt.

Zwischen der Ankerwicklung 6 und dem pumpenseitigen Lagerschild 9 ist auf der Welle 7 ein Kollektor 22 und eine Auswuchtscheibe 23 angebracht.

An einem im Motorgehäuse 3 festgelegten Kohlebürstenhalter 24 sind gegen den Kollektor 22 anliegende, mit ihrem anderen Hnde über eine Druckfeder 25 gegen ein Kontaktplättehen 26 abgestützte Kohlebürsten 27 verschiebbar gelagert. Die Druckfeder 25 und die Kontaktplättchen 26 dienen zur elektrischen Verbindung des Kollektors 22 mit der Statorwicklung 28. Die Kohlebürsten 27 sind nach außen mittels Dackel 29, die mit Schrauben 30 am Motorgehäuse 3 befestigt sind, gegen Strahlwasser geschützt

Ein Eindringen von Flüssigkeit in den Innenraum des Motorgehäuses 3 wird durch eine Gleitringdichtung 31 mit O-Ringen 32 und 33 und durch eine in einem Rinferaum 35 mit Leckwasserkanal 36 befindliche Schleuderscheibe 34 verhindert.

Der Lagerschild 8 ist mittels eines Abschlußstopfens 37 und einer O-Ring-Dichtung 38 abgedichtet.

Das Motorgehäuse 3 ist im Bereich des Lagerschildes 9 bis über den Kollektor 22 hinaus doppelwandig ausgebildet, indem dort einstückig mit dem Motorgehäuse 3 ein zylindrischer Außenmantel 49 vorgesehen ist, der das Motorgehäuse 3 etwa koaxial im Abstand umgibt. Dieser Außenmantel 49 ist zusätzlich gegenüber dem Motorgehäuse 3 über angegossene, sich in Längsrichtung des Motorgehäuses 3 erstreckende Rippen 50 abgestützt. Diese Rippen erstrecken sich über den Bereich des Außenmantels 49 hinaus bis fast zum der Pumpe 2 entgegengesetzten Ende des Motorgehäuses 3. Auf den freien Rand des Außenmantels 49 ist unter Zwischenschaltung einer O-Ring-Dichtung 51 eine etwa zylinderförmige Hülse 52 dicht aufgeschoben, die an ihrem anderen Ende gegenüber dem Lagerschild 8 über eine O-Ring-Dichtung 53 abgedichtet ist. Sie ist weiterhin mittels Schrauben 54 am Lagerschild 8 befestigt. Diese Schrauben 54 sind in vom Rand der Hülse 52 vorspringenden Stegstücken 55 innenseitig mittels jeweils eines Seeger-Ringes 56 gegen axiale Verschiebungen festgelegt, so daß beim Einschrauben der Schrauben 54 in den Lagerschild 8 die Hülse 52 auf den Außenmantel 49 geschoben oder beim Herausschrauben der Schrauben 54 aus dem Lagerschild 8 von diesem heruntergezogen wird. Diese axiale Festlegung der Schrauben 54 dient also zur Erleichterung der Montage und Demontage der Hülse 52.

Durch den Außenmantel 49 und die Hülse 52 wird ein das Motorgehäuse 3 umgebender, etwa zylinderischer, als Kühlmantel dienender Raum begrenzt, der nur im Bereich des pumpenseitigen Lagerschildes 9 durch einen als Klemmenkasten dienenden Raum 39 (F i g. 1) und die in der Horizontalebene angeordneten Kollektorbürsten und durch die längsverlaufenden Rippen 50 unterbrochen wird. Durch diese Unterbrechungen werden Längskanäle 57 gebildet, die an ihrem dem Lagerschild 8 zugewandten Ende wegen des vorzeitigen Endes der Rippen 50 durch einen nicht unterbrochenen Ringkanal 58 für die Kühlflüssigkeit miteinander verbunden sind.

Am pumpens,eitigen Ende erstreckt sich der Außenmantel 49 noch über den Lagerschild 9 hinaus und weist an seinem Ende einen Flansch 59 auf, der durch Bohrungen 60 in den entsprechenden Flansch 61 des Gehäuses 62 der Pumpe 2 unter Zwischenlegen einer O-Ring-Dichtung 63 angeschraubt werden kann. Gleichzeitig wird ein motorseitiges Anschlußteil 64 der Pumpe 2 mit zwischen den Flansch 61 und den Außenmantel 49 eingespannt. Auf dem aus dem Lagerschild 9 herausragenden freien Ende der Welle 7 ist ein Pumpenrad 65 der als selbstansaugende Kreiselpumpe ausgestalteten Pumpe 2 befestigt, bei der auf dem mit dem Anschlußteil 64 fluchtenden Nabe 66 Pumpenschaufeln 67 frei vorstehend und sich etwa radial erstreckend angebracht sind.

Die zu pumpende Flüssigkeit wird hierbei durch einen nicht dargestellten Einlaßstutzen gemäß dem Strömungsrichtungspfeil 68 über einen Saugraum 69 zentrisch vom Pumpenrad 65 angesau/t, etwa radial nach außen geschleudert und über spiralförmig angeordnete Leitbleche 70 in den Druckraum 71 gefördert, den sie durch einen Auslaßstutzen 77 nach außen verlaßt.

Durch einen Ringspalt 73 zwischen der Nabe 66 des Pumpenrades 65 und dem Anschlußteil 64 ist die Druckseite des Pumpenrades 65 mil dem durch den Lagerschild 9, den Außenmantel 49 und das Anschlußteil 64 begrenzten Raum 74 verbunden, so daß ein ständiger Flüssigkeitsaustausch zwischen dem das gesamte Motorgehäuse 3 umgebenden, aus dem Raum 74, den Längskanälen 57 und dem Ringkanal 58 bestehenden Kühlraum und der Pumpe 2 gewährleistet ist, obwohl keine direkte Verbindung dieses Kühlraumes mit der Saugseite der Pumpe 2 besteht.

Die Kühlung des Motors I geht folgendermaßen

vonstatten: Nach Inbetriebnahme des Motors füllt die zu pumpende Flüssigkeit den Raum 74, die Längskanäle 57 und den Ringkanal 58, wobei ein ständiger Wechsel des Wassers unter gleichzeitiger Wärmeabführung durch den Ringspalt 73 erfolgt. Die durch die Statorwicklung 28 erzeugte Wärme wird zum Teil über die Kontaktfläche zwischen den Brücken 5 der Statorbleche und der Gehäuseinnenwand und von dort auf die Flüssigkeit abgeführt und zu einem weiteren Teil von der von dem Lüfter 14 umgewälzten Luft aufgenommen und von dieser an die innere Oberfläche des Lagerschildes 9 bzw. des Motorgehäuses 3 und vor dort auf die Flüssigkeit abgegeben. Die von der Wicklung des Ankers 6 und dem Kollek tor 22 erzeugte Wärme, die einen wesentlichen Teil dei insgesamt vom Motor erzeugten Wärme ausmacht wird zum Teil über die umgewälzte Luft in der bereit; beschriebenen Weise zur Kühlflüssigkeit und zum Tei direkt über die Welle 7 im Raum 74 an die Kühlflüssig keit abgegeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Gekapselter Kollektormotor für ein Pumpenaggregat mit einem direkt von der zu fördernden Flüssigkeit beaufschlagten, sich über seinen ganzen Außenumfang erstreckenden, doppeiwandigen Gehäuse sowie einem pumpenseitigen, an einen Raum angrenzenden Lagerschild und mit einer Luftzwangsumwälzung innerhalb des vollständig abgedichteten Motors mittels eines auf der Welle angebrachten Lüfters, dadurch gekennzeichnet, daß auch der an den pumpenseitigen Lagerschild (9) angrenzende Raum (74) von der zu fördernden Flüssigkeit beaufschlagt ist, daß der KoI-lektor (22) im Bereich des pumpenseitigen Lagerschildes (9) und der Lüfter (14) im Bereich des entgegengesetzten Lagerschildes (8) angeordnet ist und daß die Kohlebürsten (27) des Kollektors (22) nach außen mittels am Motorgehäuse (3) angebrachter Deckel (29) abgedichtet sind.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel des doppeiwandigen Motorgehäuses (3) zumindest teilweise durch eine lösbar am entgegengesetzten Lagerschild (8) befestigte Hülse (52) gebildet ist.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Raumes (74) durch einen Ringspalt (73) zwischen der den Raum (74) vom Druckra.m (71) der Pumpe (2) trennenden Wand und der Nabe (66) des Pumpenrades (65) erreicht ist.