DE2246298A1

DE2246298A1 - Elektromotor fuer tauchpumpen

Info

Publication number: DE2246298A1
Application number: DE2246298A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing
Original assignee: VORTEX PUMPEN AG
Current assignee: VORTEX PUMPEN AG
Priority date: 1971-10-07
Filing date: 1972-09-21
Publication date: 1973-04-12
Also published as: FR2155702A5; JPS4845814A; DE2246298C3; DE2246264B2; FR2156270B1; SE381715B; FR2178259A1; GB1412572A; FR2156270A1; US3803432A; FR2202391A1; JPS4861903A; SE400680B; ATA865871A; US3854848A; DE2246298B2; DE2246264C3; GB1412571A; AT333904B; DE2246263A1

Description

Vortex-Pumpen AG

Wohlen / Schweiz f*H9£>?9

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ρ _A^T E N T A

Elektromotor für TauchpiTjapen^^^ _oa.

Zusammenfassung.

Bei einem Elektromotor für Tauchpumpen, dessen Stator, Rotor und Pumpenläufer eine Einheit "bilden und dessen Stator 2 pm (ρ β Anzahl der Polpaare; m= Anzahl der Phasen) Spjilengruppen aufweist, von denen jede Spulengruppe in mehrere 55ur. Achse jeder Spulengruppe symmetrische Spulen unterschiedlicher Weite' unterteilt ist, liegen die Spulen jeder Spulengruppe an unterschiedlichen Spannungen. Die Spannungen nehmen von der Spule mit der kleinsten Weite bis zu der Spule mit der größten Weite um Beträge zu, die ein Kurzschließen "benachbarter Leiter im Fördermedium ausschließen, ■

Stand der Technik

Unter V/asser betriebene Motoren, die Pumpen antreiben,, sind in Spaltrohrpumpen bekannt. Eine Spaltrohrpumpe besteht aus einem Stator, der eine Wicklung trägt, und einem von diesem durch ein magnetisch durchlässiges Spaltrohr getrennt angeordneten Kurzschlußläufer, der sich im Wasser, befindet.

Es sind auch sogenannte Tauchpumpen bekannt geworden, insbesondere für Tiefbrunnen, bei denen sich nicht nur der Rotor, sondern auch der Stator im Wasser befinden. Die Wicklungen sind ^; von einer besonders starken und hermetisch abdichtenden Isolierschicht umgeben. -'■■''

Der Nachteil der Spaltrohrpumpen besteht darin,. daß der magnetische Spalt, in dem sich das Spaltrohr befindet, groß sein muß, was sich auf das Eeistungsgewicht des Motors und auf den Wirkungsgrad nachteilig auswirkt. Der Nachteil der sogenannten 'Cauchpumpen besteht darin, daß die Isolation aus starkwandigen, organischen, absolut wasserundurchlässigen Isoliermaterial!en bestehen muß, die wegen ihrer begrenzten chemischen Beständigkeit als auch -wegen ihrer begrenzten ThermoStabilität nur einen begrenzten Einsatz zulassen. Beide Systeme haben den Nachteil,-, daß sie unter Bedingungen in einem Kernreaktor bei Temperaturen von 300 C und insbesondere unter sehr hohem Neutronen~

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fluss, der zur Zerstörung aller organischen Stoffe führt, nicht eingesetzt werden können. Die Isolation würde in kurzer Zeit ihren Anforderungen nicht mehr genügen. Ausserdem eind die Temperaturen in Reaktoren so hoch, dass alle bekannten Isolationsmaterialien auf organischer Basis nicht genügen. Das Problem, Motore, deren Wicklungen in bekannter Weise isoliert sind, mit sehr heiseen Flüssigkeiten zu kühlen, ist nicht lösbar.

Ziele der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor für eine Pumpe so auszubilden, dass er in dem Flüssigkeitekreißlauf eines Reaktors oder allgemein in dem Kreislauf einer kontaminierten heissen Flüssigkeit betrieben werden kann. Insbesondere bezweckt die Erfindung einen Elektromotor, der mit einem Pumpenläufer eine Einheit bildet, und der lange Zeit völlig wartungsfrei an unzugänglicher Stelle in einem Flüssigkeitskreislauf bei hohen Temperaturen zuverlässig betrieben werden kann.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die einzelnen Spulen jeder Spulen gruppe mit einer Seite über einem gemeinsamen Sternpunktmit einem weiteren allen Spulengruppen gemeinsamen Sternpunkt und an ihren anderen Seiten an Spannungen liegen, die von der Spule mit der kleinsten Weite zu der Spule mit der grössten Weite jeder Spulengruppe um Beträge zunehmen, die ein Kurzschliessen benachbarter Leiter in dem Fördermedium ausschliessen. Unter Aus-.nutzung der Tatsache, dass viele Fördermedien und insbesondere Wasser eine gewisse Isolierfähigkeit aufweisen, sieht die Erfindung Betriebsspannungen benachbarter Leiter vor, die so gering sind, dass diese Isolierfähigkeit einen Kurzschluss zwischen diesen benachbarten Leitern ausschliesst. -

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Bedingt durch die kleinen Spannungen, an denen die einzelnen Spulen liegen, müssen die Querschnitte der Leiter, aus denen die Spulen hergestellt sind, entsprechend gross sein, so dass den Spulen eine genügende Formstabilität eigen ist. Durch diese Formstabilität ist es möglich, die einzelnen Windungen der Spulen durch Distanzkörper oder Distanzhalter in einem ,.Abstand voneinander und im Abstand von den Polzähnen zu halten. Wenn das Fördermedium heisses Wasser ist, können als Abstandshalter Überzüge aus Glasfaser- oder Mineralfasergeweben verwendet werden, die zwar nicht wasserdicht sind, jedoch den Abstand der Spul en windungen voneinander und von den Polzähnen gewährleisten, während die Isolierfunlctiön! selbst von dem Fördermedium, nämlich dem Wasser, ausgeübt wird. Bei dieser Ausführungsform haben sich Spannungen unterhalb von 40 Volt bei Abständen der Leiter von etwa 1 mm als ausreichend erwiesen.

In Reaktorgefässen werden Umwicklungen aus Glasfasergeweben infolge der hohen Neutronendichte und infolge der hohen Temperaturen zerstört. In diesem Fall sieht die Erfindung vor, den Abstand der Windungen voneinander und von den Polzähnen, und ganz allgemein den Abstand der elektrischen Leiter voneinander durch keramische Distanzhalter zu gewährleisten. Diese Distanzhalter können keramische Kugeln sein, die in vorgegebenen Vertiefungen der Leiter formschlüssig eingelegt werden. Vorzugsweise werden in diesem Fall Spannungen zwischen benachbarten leitern gewählt, die unter 20 Volt liegen, so dass metallische Schmutzteile im Förderstrom nicht zu Kurzschlüssen zwischen den Leitern führen können. Vorzugsweise werden bei Betrieb mit Spannungen in dieser Grössenordnung Spulen mit nur einer Windung je Spule in den Spulengruppen verwendet.

Die Erfindung macht sich die grossen Leiterquerschnitte zunutze, indem die Zuleitungen zu dem Stator des Pumpenmotors als Aufhängung der Pumpe benutzt werden, wobei diese Zuleitungen vorzugsweise einen solchen Profilquerschnitt aufweisen, dass sie eine maximale Biegesteifigkeit haben. Die Ausnutzung der Zuleitung zum Zwecke der

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Halterung vereinfacht den konstruktiven Aufwand für Pumpen im Reaktorbau weitgehend. In Kombination mit der Ausbildung des Pumpenmotors nach der Erfindung, durch die dieser Motor frei im Förderstrom aufgehängt wird, lassen sich Pumpen verwirklichen, bei denen im Gegensatz zum Stand der Technik nicht ein ausserhalb des Reaktorgefässes angeordneter Motor über eine abgedichtete WtJlIe einen im Reaktorgefäss selbst angeordneten Pumpenläufer antreibt, so dass das Problem der Durchbrechung des Reaktorgefässes und der Wellenabdichtungen entfällt. Die Erfindung hat deshalb, besonders für den Reaktorbau grosse Bedeutung, weil in Reaktoren grosse Drücke herrschen und diese Abdichtung sowohl hinsichtlich der Ausbildung des Reaktorgefässes als auch hinsichtlich der Abdichtung ein technisch überaus schwieriges Problem darstellt.

Grundsätzlich aber ist die neue Pumpe an allen Stellen, an denen ein Tauchmotor bisher nicht eingesetzt werden konnte, da das Problem der Isolierung nicht beherrschbar war, nunmehr verwendbar. So kann sie beispielsweise auch in konventionellen Kraftwerks kess ein zur Umwälzung des Wassers oder auch zur Förderung des Wassers eingesetzt werden, sie kann in Rohrsystemen mit extrem kontaminierten FlÜssigkeite eingesetzt werden, sie kann aber auch zur Förderung von Lösungsmitteln oder organische Substanzen ersetzende Flüssigkeiten eingesetzt werden.

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Es wird darauf hingewiesen, dass die Zahl der Zuleitungen zu einem Stator eines Motors nach der Erfindung gleich q m ist, wobei q die Zahl der Spulen pro Spulengruppe und m die Zahl der Phasen bedeuten. Wenn z.B. bei einem praktischen Ausführungsbeispiel jede Spulengruppe drei Spulen umfasst und ein Dreiphasenstrom verwendet wird, dann sind neun Zuleitungen pro Pumpenmotor erforderlich. Bei entsprechender Profilierung jeder Zuleitung können diese Zuleitungen zu einem Bündel zusammengefasst werden, indem die einzelnen Elemente in bestimmten Abständen durch Abstandshalter voneinander getrennt werden. Im Bereich dieser Abstandshalter können diese Bündel z. B. durch Metallumfassungen, die selbst mit Abstandshaltern von den Leitern distanziert werden, gehalten werden, so dass die Zuleitungsbündel sehr stabile Aufhängvorrichtungen ergeben.

Durch das Merkmal nach der Erfindung, demzufolge die Spulen einer Spulengruppe an einem Ende an Spannungen liegen, die von der Spule mit der kleinsten Weite zu der Spule mit der grössten Weite jeder Spulengruppe um/Belräge zunehmen, wird erreicht, dass durch jede Spule in jeder Spulengruppe etwa derselbe Strom fliesst«, Dieses Ergebnis ist insofern überraschend, als gefunden wurde, dass bei Parallelschalten sämtlicher Spulen einer Spulengruppe praktisch nur die Spule mit der Ideinsten Weite, also die innerste Spule einer Spulengruppe, Strom führt. Dieser Zusammenhang wird bei der Figurenbeschreibung noch näher erläutert.Es kann also - in . einer Anordnung, bei der sämtliche Spulen einer Spulengruppe parallel geschaltet werden, bei gleichem Aufwand für das Wicklungsmaterial nur eine wesentlich geringere Spaltinduktion erreicht werden als mit der erfindungsgemässen Anordnung.

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Die Erfindung betrifft weiter einen Transformator zur Speisung eines Elektromotors nach der Erfindung, dessen Stator eine in Teilwicklungen unterteilte Sekundärwicklung aufweist. Bei Verwendung eines herkömmlichen Transformators zur Speisung eines Elektromotors nach der Erfindung, wobei die einzelnen Spulen an verschiedenen Abgriffen der Sekundärwicklung liegen, würden bei den erforderlichen hohen Stromstärken die Stromdichten in Teilen der Wicklung wesentlich höhere Werte als in anderen Teilen erreichen, so dass entweder die Quersclinitte der Wicklung an verschiedenen Stellen wesentlich voneinander verschieden sein müssten oder bei Verwendung gleicher· Querschnitte diese an bestimmten Stellen wesentlich überdimensioniert werden müssten.

Die Erfindung sieht daher einen Transformator zur Speisung eines Motors nach der Erfindung vor, bei dem verschiedene TeiXwicklungen unterschiedliche Kernquerschnitte umschliessen und diese Teilwicklungen mit einem Ende an einem gemeinsamen Sternpunkt liegen und mit den anderen Enden mit den Spulen des Stators verbunden sind. Zweckmässigerweise sind die Win dungs zahlen der Wicklungen, von denen die einzelnen Spannungen abgegriffen werden, gleich gross, wobei die von den einzelnen Wicklungen umfassten Kernquerschnitte des Sekundärteils des Transformators im Verhältnis zu den von den

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einzelnen Wicklungen abgegriffenen Spannungen stehen. Die Teilkerne, die von den einzelnen Wicklungen umschlossen werden, sind dabei magnetisch parallel geschaltet. In Kombination mit. der Speisung der einzelnen Spulen der Spulengruppen eines Motors nach der Erfindung, die von den einzelnen Wicklungen des Transformators nach der Erfindung gespeist werden, sind die Ströme durch diese einzelnen Wicklungen etwa gleich gross. Infolge der durch die verschiedenen Kernquerschnitte unterschiedlichen Leistungsabgaben wird daher der Kern des Sekundärteils vom Magnetfluss homogen durchflossen und I dadurch eine maximale Ausnutzung des Kerneisens gewährleistet.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert:

Fig. 1 zeigt in schematischer Ansicht und teilweise durchbrochen einen Siedewasserreaktor, in dem sich Pumpen mit Motoren nach dieser Erfindung befinden.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch den unteren Teil des in Fig. 1 dargestellten Siedewasserreaktors, wobei jedoch nur die wesentlichsten Elemente dargestellt sind.

Fig. 3 zeigt eine Pumpe in einem Reaktor mit einem Motor nach der Erfindung, teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht, wohei der Motor sich in einem Gehäuse befindet.

Fig. 4 zeigt eine Pumpe nach der Erfindung teilweise im Schnitt und .teilweise in Ansicht, bei der-der gesamte -Motor sich .gehäuselos in dem Strom des Fördermechanismus befindet.

Fig. 5 zeigt teilweise in Ansicht und teilweise im Querschnitt eine ähnliche Pumpe wie in Fig. 4 mit einem

KLappensteuermechanismus nach der Erfindungi der selbsttätig eine Durchströmung der Pumpe verhindert, wenn der Pumpenläufer niqht in Betrieb ist.

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Fig. 6 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Stator eines Motors nach der Erfindung mit mit römischen Ziffern bezeichneten Zähnen und den Verlauf der einzelnen Spulen und Spulengruppen, die in die Zähne eingelegt sind. - ·

Fig. 6a zeigt idealisiert die von einem Strang der Wicklung nach der Erfindung erzeugte räumliche Verteilung der magnetischen Induktion

im Luftspalt. ■ ■ .

Fig. 6b zeigt im Vergleich zu der in Fig. 6<tdargestellten Anordnung nach der Erfindung, die bei Parallelschaltung der Spulen einer Spulengruppe von einem Strang der Wicklung erzeugte räumliche Verteilung der magnetischen Induktion im , Luftspalt.

Fig. 7 zeigt ein Schaltschema für den in Fig. 6 dargestellten zweipoligen Stator mit 18 Polzähnen und den Anschluss an einen Transformator nach der Erfindung.

Fig. 8 zeigt in Draufsicht einen Strang der Wicklung eines Stators für einen vierpoligen Motor nach der Erfindung mit vier Spulengruppen, von denen jede drei Spulen unterschiedlicher Weite aufweist.

in perspektivischer Ansicht
λ zeigt /die gesamte Wicklung mit
drei Stränge der in Fig. 8 dargestellten Art aufweist.

Fig. 8a zeigt /die gesamte Wicklung mit den Zuleitungen, die insgesamt

In den Fig. 9a bis 9c ist in drei verschiedenen Aneichten ein Transformator nach der Erfindung dargestellt.

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Der in Fig. 1 dargestellte Siedewasserreaktor hat ein Druckgefäss D, das den Kern K und den Matelraum M einschliesst. Im Mantelraum M

K befinden sich Pumpen P nach der Erfindung, bei denen der ,Motor, der Stator und der Pumpenläufer je eine Einheit bildet, welche an den Zuleitungen Z in dem Mantelraum aufgehängt sind.

Fig. 2 zeigt den unteren Teil des in Fig. 1 dargestellten Reaktors noch . einmal schematisch. Die Steuerstäbe 2 sind von einem Mantel 3 umgeben. Im Mantelraum M befinden sich die Pumpen P. Die Durchströmung erfolgt in Richtung der Pfeile 6 und 6', d. h. im Mantelraum M nach unten und im Kernraum des Reaktors nach oben. Die Pumpen P sind über ' ihrer, Anschlussleitungen 7 mit dem oberen Teil des Druckgefässes D verbunden und in einen Ring 8 eingesetzt, der für jede Pumpe einen Durchbruch aufweist.

In Fig. 3 ist eine Pumpe, wie sie bei dem Reaktor nach Fig. 2 Verwendung findet, teilweise in Ansicht und teilweise im Querschnitt dargestellt. Die Pumpe ist zwischen dem Mantel 3 und dem,Reaktorgefäss D in einem Durchbruch 9 des Ringbleches 8 angeordnet. Der Stator des Motors weist ' radial gestellte Bleche 20 auf, die die Polzähne bilden und deren Stirnseiten 20' zusammen mit dem Anker 22 den Magnetspalt 21 bilden. Der magnetische Rückschluss erfolgt über ein aus Blechscheiben bestehendes Paket 23. Die Spulen 24 haben nur jeweils eine oder zwei Windungen. Die Leitungen werden innerhalb des Motors zusammengeschaltet. Die Zuführungsleitungen 25., die das Leiterbündel'7 in Fig. 2 bilden, führen zum oberen Bereich des Druckbehälters D und bilden die Aufhängung der Pumpe. An diesem Leiterbündel lässt sich die Pumpe senkrecht nach oben heraus-· ziehen. Der Pumpenstator 20, 23, 24 kann von einem Statorgehäuse 26 umgeben sein, welches ein wellenförmiges Rippenprofil 27 aufweist. Ein Sekundärmotor 28, der im Prinzip den gleichen Aufbau wie der Pumpenmotor hatj kann für die Umwälzung des Kühlwassers im Inneren des . Stators sorgen. Das Kühlwasser strömt längs den Pfeilen 29, 30, 31 durch

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den Stator. Eine Lagersäule 32 hat eine Pfanne 3Π mit einem konkaven Bereich und einem ringförmigen konvexen Bereich33*. Der Pumpenläufer 34 mit dem Axialschaufelkranz 35 bildet mit dem Anker 22 und der Käfigwicklung 37 eine Einheit. Er ist mit einer Pfanne 33" verbunden. Zwischen den Pfannen 33 und 33" ist eine Lagerkugel 39 eingeschlossen. Ein Kragen 40 hinterschneidet im Bereich des konvexen Ringbereiches 33*, so dass der Rotor auch bei abgeschalteter Pumpe nicht herabfallen kann. Bei Inbetriebnahme wird der Rotor aufgrund der magnetischen Kräfte und des Schubes des ausströmenden Wassers, das längs des Pfeiles 41 strömt, gegen die Kugel gedrückt. Das Wasser strömt durch den radialen Schaufelkranz 43 längs des Pfeiles 41' ein. Ein Faltenbalg 44 sorgt für den drucklosen Volumenausgleich zwischen dem Inneren und dem Äusseren des Motorgehäuses. In dem Spalt 21 kann eine Trennwand aus magnetisch durchlässigem Material vorgesehen sein.

Die dargestellte Pumpe ist auch zum Fördern von flüssigem Metall geeignet, denn der Stator mit seiner Wicklung 24 ist in einem dichten Gehäuse 26 untergebracht. Dieses ist durch die Trennwand-bed 2^" auch zum Magnetspalt hin vom Förderkreislauf getrennt. Innerhalb des Gehäuses 26 befindet sich eine Flüssigkeit, die in hinreichendem Masse isolierend ist. Diese wird durch die Kühlflüssigkeitsumwälzpumpe 28 in Zirkulation gebracht, so dass die Verlustwärme durch den Förderstrom des Kühlmediums 29, welches beispielsweise Diphenyl oder Thiokol oder eine andere thermostabile Flüssigkeit sein kann, umgewälzt und durch die Wandung 27 an das flüssige Metall abgegeben, h- rat.

In Fig. 4 ist in einer ähnlichen Ansicht wie in Fig. 3 eine Pumpe mit einem Motor nach der Erfindung dargestellt, dessen Stator im Mantelraum M hängt. Der Anker 22, welcher mit der Käfigwicklung 37 eine Einheit bildet, ist in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ausgebildet. Er ist über die Lagerkugel 39 in der Pfanne 33 gelagert, die gegen den Stator mit der Säule 32 abgestützt ist. Ein auf die Säule 32 aufzuschraubender Ring 32' hinterschneidet die Pfanne 33', die über eine Verschraubung 33" über ' eine Säule 34 und eine weitere Verschraubung 22' mit dem Anker 22 verbunden ist. Dadurch wird ein Herabfallen Läufers bei ausgeschaltetem Motor verhindert. Die Polzähne werden durch radial gestellte Bleche 20 gebildet und begrenzen mit ihren dem Anker zugekehrten Flächen 20' den Magnetspalt Die einzelnen Spulen der Wicklung 24 weisen nur eine Windung auf. Der mag-

netische Rückschluss wird durch ringförmige Blechpakete 23 und 23' gebildet. Der Motor ist an den Zuleitungen 25, die zu einem Bündel zusammengefasst sind, aufgehängt. Im Gegensatz zu dem in Fig. 3 dargestellten Motor befindet sich bei dem Anschlussbeispiel nach Fig. 4 der Stator in dem Förderstrom und wird von diesem gekühlt. Durch Öffnungen 45 und 46 kann das Fördermedium in den Statorraum einströmen und die Wicklung kühlen. Es ist also weder ein Pumpengehäuse noch ein Statorgehäuse vorgesehen. Der Einlauf schaufelkranz 43 ist mit dem

Stator fest verbunden.. '·

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform besteht der Stator aus den Polzähnen 50, welche wiederum durch radial gestellte Bleche gebildet werden. Der magnetische Rückschluss wird durch ringförmige Blechpakete 51 und 51' gewährleistet. Die Spulen der Wicklung 52 haben jeweils nur eine Windung. Sie sind mit den Zuleitungen 53 verbunden, die wiederum ein Leiterbündel bilden, an dem die Pumpe aufgehängt ist. Durch Öffnungen 54 und 55 kann das Fördermedium in den Statorraum einströmen und den Stator kühlen. Die Polzähne bilden mit ihren Stirnflächen 56 den Magnetspalt 57. Der Läufer besteht aus dem Eisenkern 58, den Stäben 59 und den Kurzschlussringen 60 und 61 der Käfigwicklung. Die dem Luftspalt 57 zugekehrte Fläche des Läufers liegt in einem Kugelringbereich. Der Läufer ist, wie bei den Ausführungsformen nach den Figuren 3 und 4 über eine Kugel 62, eine mit dem Stator fest verbundene Pfanne 63 sowie eine mit dem Läufer fest verbundene Pfanne 64 abgestützt. Diese Pfanne 64 ist auf einer Säule 65 angeordnet, die über Verschraubungen mit dem Läufer verbunden ist. Ein Ring 63' dient in gleicher Weise wie bei Fig. 4 dazu, den Läufer am Herabfallen zu hindern, wenn die Pumpe nicht eingeschaltet ist. Der Leitschaufelkranz 66 ist mit dem Stator fest verbunden, während der Pumpenschaufelkranz 67 sich an? Läufer befindet. Das den Stator umströmende Fördermedium wird längs des Pfeiles 69 durch die Pumpe gefördert und tritt in ein Endgehäuse 70 ein, das es durch Schlitze 71 verlässt. In dem Endgehäuse ist in den Lagern 72 und 72' ein Ventilküken 73 gelagert, das einen leicht konischen inneren Mantel 74 sowie einen

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zylindrischen äusseren Mantel 75 aufweist. Der äussere Mantel hat in axialer Richtung verlaufende Schlitze, die mit den Schlitzen 71 des Endgehäuses 70 zur Deckung kommen können. Die Bereiche 75 zwischen den Schlitzen 71 haben eine azimutale Erstreckung, die etwas grosser als die azimutale Erstreckung der Schlitze 71 ist, d.h. die Bereiche zwischen diesen Schlitzen 71 sind etwas breiter als dieselben. In gleicher Weise sind die Stege 77 zwischen den Schlitzen im äusseren Zylinder 75 des Hahnkükens etwas breiter wie die Schlitze des Endgehäuses.

Mit dem Küken 73 ist ein Leitschaufelkranz 78 fest verbunden, dessen Schaufeln so gestellt sind, dass das Küken durch den Drall des hydraulischen Förderstromes in einer Richtung bis zu einem Anschlag gedreht wird. In dieser Stellung decken sich die Schlitze des Kükens mit den Schlitzen des Endgehäuses und die Stege des Kükens mit den Stegen des Endgehäuses. Das heisst, bei eingeschalteterPumpe kann der Förderstrom längs des Pfeiles 69 frei durch den Pumpenraum und längs des Pfeiles 80 aus diesem herausströmen. Ist nun der Förderstrom aus irgendeinem Grunde unterbrochen, dann bewirkt eine Spiralwickelfeder 81, die das Küken entgegen der Richtung vorspannt, in die es durch den Drall der Förderströmung gedreht wird, ein Verdrehen dieses Kükens in entgegengesetzter Richtung bis zu einem zweiten Anschlag, in welcher Stellung dann die Schlitze in der äusseren zylindrischen Wand 77 mit den Stegen 75 des Endgehäuses einerseits und die Stege zwischen den Schlitzen in der äusseren zylindrischen Wand des Kükens mit den Schlitzen 71 des Endgehäuses andererseits zur Deckung kommen. In dieser Lage ist der durch das Endgehäuse und das Küken gebildete Hahn geschlossen, so dass ζ. B. bei Ausfall der Pumpe durch diese kein Förderstrom zurückströmen kann, der von benachbarten Pumpen erzeugt wird. Dadurch ist die Möglichkeit des Rückschliessens des Förderstromes durch ausgefallene Pumpen ausgeschlossen.

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Es wird hervorgehoben, dass die Lagerung des Kükens durch eine : _a - Schraube 82, die auf die Lägerpfanne'83 drückt, eingestellt werden • , kann. Entlastungsbohrungen 84 sorgen für einen Druckausgleich.

·' Aussen konische Füsse 85 erleichtern beim Einbau das Einsetzen -·■■'■' · &

der Pumpe in das Ringblech 86. Anstelle der Schraube 8/f können

^:auch andere Einrichtungen zum Einsfeellen-d«s Lagers vorgesehen sein.

.In Fig. 6 ist ein Stator eines Motors nach "der Erfindung schematisch ^: in Draufsicht dargestellt. Der Stator ist für eine zweipolige Maschine gedacht und weist 18 Polzähne I bis XVIH auf. Die weiteste Spule einer Spulengruppe umfasst 8 Polzähne, die kleinste Spule jeder Spulengruppe 4 Polzähne und die mittlere je 6 Polzähne. Es sind also ■ 3 Spulen je Spulengruppe und 2 Spulengruppen je Strang bei dieser

zweipoligen Maschine vorgesehen. Für einen Anschluss an einen ' · Dreiphasenstrom werden 3 Stränge benötigt. Die drei verschiedenen . 'Stränge sind mit durchgezogenen Linien, gestrichelten Linien und punktierten Linien angedeutet. Ebenfalls ist zu sehen, wie jede Spule •an einer Seite an dem Sternpunkt 90 liegt. Für den Stator sind q . m (q = Anzahl der Spulen pro Spulengruppe, in diesem Fall 3, • r und m « Zahl der Phasen, in diesem Fall ebenfalls 3), also 9 Zulei-"tungen erforderlich, die mit 1 bis 9 bezeichnet sind.

Wie aus den Fig. 6 und 7 ersehen werden kann,, liegen die Spulen einer Spulengruppe mit jeweils einem Ende an Spannungen, die von der Spule mit der grössten Weite jeder Gruppe bis zur Spule mit der kleinsten Weite abnehmen. Die Spannungen in den 3 Zuleitungen zu . .jeder einzelnen Spulengruppe haben dabei gleiche Phase. Wiederum liegen Spulen mit gleicher Weite in verschiedenen Spulengruppen und verschiedenen Strängen an Spannungen gleichen Betrages, jedoch unterschiedlicher Phase. Die zur Speisung der einzelnen Spulen einer • Spulengruppe erforderlichen Teilspannungen verhalten sich in ihrem Betrag zueinander in erster Näherung wie die Sehnungsfaktoren

sin (2p 90° Z J Z) (p = Anzahl der Polpaare, Z ^a Anzahl der von s .s

einer Spule umfassten Zähne, Z ^B Gesamte Anzahl der Zähne des . 'Stators) der jeweiligen Spulen/ ' 30 9 8*1 5/.0 7-·5 0

Fig. 6a zeigt idealisiert in abgewickelter Darstellung die von einem Strang der Wicklung nach der Erfindung erzeugte räumliche Verteilung der magnetischen Indulction im Luftspalt. Dabei ist die erfindungsgemässe Wicklung nach Fig. 6 bzw. Fig. 7 mit 3 Spulen pro Spulengruppe und 2 Polen zugrundegelegt.

Im Vergleich dazu zeigt Fig. 6b in gleicher Darstellung wie Fig. 6a die räumliche Verteilung der magnetischen Induktion im Luftspalt für den Fall der Speisung aller Spulen einer Spulengruppe mit gleicher Spannung, wie sie bei Parallelschaltung dieser Spulen notwendig wird. Die Parallelschaltung der Spulen einer Spulengruppe und die Speisung mit gleicher Spannung erzwingen nach dem Induktionsgesetz, dass alle Spulen einer Spulengruppe den gleichen magnetischen Fluss umfassen. Das ist jedoch nur möglich, wenn allein die innerste Spule einer Spulengruppe Strom führt, während alle Spulen grösserer Weite praktisch stromlos bleiben. Diesen Nachteil beseitigt die Wicklung nach der Erfindung.

Fig. .7 zeigt die Speisung einer erfindungsgemässen Wicklung nach Fig. über einen Transformator mit den primären Wicklungssträngen 92', 92", 92' " und einer Sekundärwicklung mit den Teilwicklungen 93', 94', 95' für den ersten Strang, 93", 94", 95" für den zweiten Strang und 93' " , 94" ', 95''' für den dritten Strang. Von der Wicklung aus Fig. 6 ist in abgewickelter Darstellung nur der erste Strang mit den Zähnen L- XVIII^dem Sternpunkt 90 und den Zuleitungen 1, 2, 3 eingezeichnet. In gleicher Weise werden der 2. Strang über die Zuleitungen 4, 5, 6 und der 3. Strang über die Zuleitungen 7, 8, 9 angeschlossen.

In Fig. 8 ist ein Strang einer Wicklung für einen erfindungsgemässen Motor mit 4 Spulengruppen dargestellt, von denen jede 3 Spulen aufweist. Dieser Strang ist für eine 4-polige Maschine mit einem Stator mit 36 Polzähnen gedacht. Jede Spulengruppe ist einseitig mit einem Sternpunkt 100 und mit der anderen Seite jeweils mit einem Leiter 10Γ, 102'oder 103'verbunden. Diese Leiter werden wiederum mit Spannungen

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unterschiedlicher Grosse gespeist, und zwar der Leiter 101' mit der grössten Spannung und der Leiter 103'mit der kleinsten Spannung. Bei Speisung mit dreiphasigem Strom sind 3 Stränge, wie sie in

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Fig. 8 dargestellt sind, erforderlich, die jeweils räumlich um 60 versetzt über die Polzähne geschoben werden. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 8a dargestellt, in der die Stränge 104', 104'' und 104' '' in drei Ebenen übereinander angeordnet sind. Diese Stränge sind in gleicher Weise, wie in Fig. 8 dargestellt, ausgebildet und teilweise im Schnitt dargestellt. Die Zuleitungen zu den entsprechenden Strängen sind jeweils mit 101', 102' und 103' bzw. l&l", 102" und 103" gezeigt. Die Zuleitungen zum 3. Strang sind in Fig. 8a nicht sichtbar.

In den Fig. 9a bis 9c ist eine praktische Ausführungsform eines erfindungsgemässen Transformators in drei Ansichten dargestellt. Die Primärwicklung 105', 105'', 105''' umgibt den Kern, der aus drei Teilen 106, 107.und 108 besteht> während die Sekundärwicklungen 109', 109", 109'"; 110', 110", 110"'; 111', 111", 111'" nur jeweils einen Teil, nämlich 106, 107 bzw. 108 des Kerns umgeben. Dadurch umschliessen verschiedene Teilwicklungen unterschiedliche Kernquer schnitte. Wenn die Wicklungen 109, HO₅ und 111 gleiche Windungszahlen, vorzugsweise 1 oder 2 Windungen aufweisen, dann verhalten sich die Spannungen an diesen Wicklungen proportional zu den Teilquerschnitten, die die Wicklungen durchsetzen.

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Claims

Patentansprüche

Elektromotor für Pumpen, insbesondere für die Aufrechterhaltung der Zirkulationsströmung in kontaminierten Flüssigkeiten, z.B. in Siedewasserreaktoren, dessen Stator, Rotor und Pumpenläufer eine Einheit bilden und dessen Stator 2 pm (p = Anzahl der Polpaare; m = Anzahl der Phasen) Spulengruppen enthält, von denen jede in mehrere zur Achse jeder Spulengruppe symmetrische Spulen unterschiedlicher Weite unterteilt ist, wobei die Spulen unterschiedlicher Weite unterschiedliche Anzahl von Polzähnen umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor mit der Pumpe zu einer Einheit zusammengefaßt ist und die einzelnen Spulen jeder Gruppe mit einer Seite über einen gemeinsamen Sternpunkt an einem weiteren allen Spulengruppen gemeinsamen Sternpunkt und mit ihren anderen Seiten an Spannungen liegen, die von der Spule mit der kleinsten Weite zu der Spule mit der größten Weite jeder Spulengruppe um Beträge zunehmen, die ein Kurzschließen benachbarter Loiter aufgrund der Leitfähigkeit des Fftrdermediums ausschließen
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule jeder Spulengruppe nur aus einer Windung besteht.
3. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den verschiedenen Spulen einer Spulengruppe liegenden Spannungen proportional zu den Dehnungsfaktoren sin (2p 90 Z /Z) (p = Anzahl der Polpaare, Z = Anzahl der von einer Spule umfaßten Zähne, Z « gesamte Anzahl der Zähne des Stators ) der entsprechenden Spulen sind.
4. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen in bestimmten Abständen durch Abstandshalter voneinander getrennt gehalten und zu einem Loitcrbündel zuRnmi^fingefaßt sind, an dem die Pumpe in den rörderraum oinaehäruit ist.

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BAD ORIGINÄR; ; c , ;
5. Elektromotor nach · Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Strang mit der Anzahl der Spulen entsprechenden Spulengruppen und der Anzahl der Phasen entsprechenden Zuleitungen eine formstabile Einheit bilden, die von den Polzähnen durch Distanzhalter in einem Abstand gehalten werden. ' ·
6. Zuleitungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter aus mineralischen Werkstoffen sind.
7. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen einer Spulengruppe gegeneinander durch mineralische Distanz^hlter auf Abstand gehalten werden.
8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen einer Spulengruppe mit Glasfaser umwickelt werden, die lediglich die Abstandshaltung übernimmt, während die Kühlflüssigkeit die Isolation übernimmt.
9. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshaltung durch keramische Kugeln erfolgt, die in vorgegebenen Vertiefungen formschlüssig eingelegt werden.
10. Transformator zur Speisung von Elektromotoren

der eine in Teilwicklungen unterteilte Sekundär-

• wicklung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Teilwicklungen unterschiedliche Kernquerschnitte umschliessen, mit einem Ende an einem gemeinsamen Sternpunlct liegen und mit den anderen Enden mit den Spulen des Stators verbunden sind.
11. Transformator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle ■ Sekundärwicklungen gleiche Windungszahlen haben und die diese

Wicklungen durchsetzenden Teilkerne im Verhältnis zu den an den Teilwicklungen abgegriffenen Spannungen unterschiedliche Teilnufwoißon, 309815/0750

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