DE2146695B2

DE2146695B2 - Wellenabdichtung für den Elektromotor eines Tauchpumpenaggregates

Info

Publication number: DE2146695B2
Application number: DE2146695A
Authority: DE
Inventors: Edward J. Bluffton Ind. Schaefer (V.St.A.)
Original assignee: Franklin Electric Co Inc Bluffton Ind (vsta)
Current assignee: Franklin Electric Co Inc Bluffton Ind (vsta)
Priority date: 1970-09-18
Filing date: 1971-09-17
Publication date: 1981-01-29
Also published as: CA967632A; US3688140A; DE2146695C3; JPS5126603B1; DE2146695A1; FR2105902A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenabdichtung für den Elektromotor eines Tauchpumpenaggregates mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Wellenabdichtung dieser Art (DE-OS 15 38 797) dient der unterhalb einer oberen Dichtung angeordnete Hohlraum zur Aufnahme und Rückführung von mittels der Wellenpumpe nach oben längs der Antriebswelle geförderter Schmier- oder Trennflüssigkeit. Die Schmier- oder Trennflüssigkeit bzw. von außen durch die Dichtung in den Hohlraum leckende Umgebungsflüssigkeit strömt durch einen seitlich von der Antriebswelle angeordneten Kanal wieder in einen Raum unterhalb der Pumpe zurück. Folglich kann sich in dem Hohlraum nicht ein über dem Umgebungsdruck liegender Druck ausbilden, so daß ein Lecken kleiner Flüssigkeitsmengen aus der Umgebung in den Hohlraum und damit in das Gehäuseinnere des Elektromotors hinein nicht vermeidbar ist. Mit der Zeit kann die eingedrungene Flüssigkeit eine solche Standhöhe erreichen, daß eine Beschädigung der Lager und anderer empfindlicher Teile des Elektromotors nicht mehr ausgeschlossen werden kann.

Dies gilt auch bei einer anderen bekannten Wellenabdichtung für den Elektromotor eines Tauchpumpenaggregates (US-PS 32 46 186).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenabdichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß eine zuverlässige Abdichtung gegenüber der Umgebung geschaffen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1 in Kombination.

Aufgrund des sich bei der Erfindung in dem Hohlraum aufbauenden Überdrucks ist zuverlässig vermieden, daß Umgebungsmedium von außen in den Hohlraum eindringen kann, und zwar auch nicht in kleiner Menge. Dies schafft eine zuverlässige Abdichtung und beseitigt die Gefahr, daß Umgebungsflüssigkeit in den Motor eindringen und insbesondere mit elektrischen Teilen in Kontakt kommen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im unteren Teil des Gehäuses des Elektromotors ein Sumpf vorgesehen, in welchem die Wellenpumpe und der Hohlraum untergebracht sind.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Elektromotor eines Tauchpumpenaggregates mit einer Wellenabdichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt

Fig.2 ist ein Ausschnitt einer vergrößerten Zeichnung, die einem Teil von F i g. 1 ähnelt, jedoch eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt

F i g. 3 zeigt in einem Teilschnitt, der allgemein einem Teil von F i g. 1 ähnelt, eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Fig.4 ist ein vergrößerter Querschnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3.

F i g. 5 ist ein Teilschnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4.

F i g. 6 ähnelt einem Teil von F i g. 1, zeigt jedoch eine weitere Aus/ührungsform der Erfindung.

F i g. 7 ist ein Querschnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 6. F i g. 8 ist ein Querschnitt längs der Linie 8-8 in F i g. 6.

F i g. 9 ähnelt einem Teil von F i g. 1, zeigt jsdoch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 10 ist ein Querschnitt längs der Linie 10-10 in Fig. 9.

Fig. 11 ist ein Teilschnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 10.

Fig. 12 ist ein Querschnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 11.

Der in F i g. 1 dargestellte Elektromotor umfaßt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Gehäuse, das einen zylindrischen äußeren Mantel U und ein unteres Stirnwandteil 12 umfaßt Das obere Ende des Motors umfaßt ein oberes Stirnwandteil 14, welches das obere Ende der Baugruppe abschließt, und die beiden Stirnwandteile sowie der zylindrische Mantel sind so aneinander befestigt, daß sie eine Umschließung für alle übrigen Teile des Motors bilden. Zu diesen Teilen gehört der Stator, der einen Statorkern 16 und Wicklungen 17 umfaßt; der Statorkern ist an der Innenwand eines Motormantels 15 befestigt, der in den äußeren Mantel U paßt. In einem durch den Statorkern 16 abgegrenzten Raum ist ein Läufer angeordnet, der einen Läuferkern 18, Läuferwicklungen 19 und eine Antriebswelle 20 umfaßt. Die Antriebswelle 20 ist in dem oberen und dem unteren Stirnwandteil mittels eines oberen Kugellagers 21 bzw. eines noch zu beschreibenden unteren rohrförmigen Bauteils bzw. einer Lagerbuchse 22 drehbar gelagert.

Der mittlere Abschnitt des unteren Stirnwandteils 12 erstreckt sich in Form eines Rohrstutzens 26 nach unten, und der Innenraum dieses Rohrstutzens bildet einen Hohlraum 27. Das untere Ende des Rohrstutzens 26 weist eine untere Öffnung 28 auf, und die Antriebswelle 20 ragt nach unten durch den Rohrstutzen 26 und aus

•Ό der öffnung 28 heraus. Die Lagerbuchse 22 ist fest in einen nach oben ragenden rohrförmigen Abschnitt 29 des unteren Stirnwandteils 12 eingebaut. Der untere Endabschnitt 31 der Antriebswelle 20, der sich unterhalb des Rohrstutzens 26 erstreckt, dient zum Antrieb einer Pumpe.

Der Motor ist im Betrieb teilweise oder vollständig in eine Flüssigkeit eingetaucht. Zu diesem Zweck sind eine Wellenabdichtung 33 und eine Wellenpumpe 34

vorgesehen, welche einen Bestandteil der Lagerbuchse 12 bildet; diese Teile dienen dazu, das Eindringen der Flüssigkeit in das Innere des Gehäuses 10 über die öffnung 28 des Rohrstutzens 26 längs der Antriebswelle 20 zu unterbinden. Die Wellenabdichtung 33 umfaßt ein drehbares ringförmiges Bauteil 36 und ein nicht drehbares ringförmiges Bauteil 37. Das drehbare Bauteil 36 sitzt auf der Antriebswelle 20, mit der es drehftst verbunden ist, um durch sie angetrieben zu werdea Eine in einer Nut 39 am inneren Umfang des Bauteils 36 ι ο angeordnete Dichtung 38 bewirkt eine Abdichtung zwischen dem Bauteil 36 und der Welle 20. Ein Sprengring 40, der in eine Ringnut 41 der Welle 20 unter dem drehbaren Bauteil 36 eingebaut ist, und der an einer Scheibe 42 anliegt, welche sich ihrerseits an dem Bauteil 36 abstützt, verhindert, daß sich das drehbare Bauteil 36 nach unten bewegt Die radial verlaufende Oberseite des drehbaren Bauteils 36 bildet eine Dichtungsfläche 43, mit der eine ringförmige Dichtungsfläche 44 auf der Unterseite des nicht drehbaren Bauteils 37 zusammenarbeitet Das nicht drehbare Bauteil 37 ist verschiebbar mit dem unteren Endabschnitt des Rohrstutzens 26 verbunden; zu diesem Zweck ist eine Unterstützung 46 vorgesehen, die mit dem Rohrstutzen Stutzen 26 mit abdichtender Wirkung zusammenarbeitet Die Unter-Stützung 46 umfaßt einen radial verlaufenden Flansch, der an der unteren Stirnfläche des Rohrstutzens 26 anliegt und in einen Abschnitt übergeht, der sich nach oben erstreckt und mit Preßsitz in die öffnung des Rohrstutzens 26 eingebaut ist An diesen nach oben ragenden Abschnitt schließt sich ein sich radial nach innen erstreckender Abschnitt oder Flansch an, dessen innerer Rand der Welle 20 nahe benachbart ist. Ferner ist ein rohrförmiges flexibles Bauteil 48 vorgesehen, dessen Enden radial nach außen abgewinkelt sind und mit abdichtender Wirkung mit der Unterstützung 46 bzw. der Oberseite des nicht drehbaren Bauteils 37 zusammenarbeiten, um das Hindurchtreten von Flüssigkeit zwischen dem nicht drehbaren Bauteil 37 und der Unterstützung 46 zu verhindern. Zwischen den nach außen abgewinkelten Enden des flexiblen Bauteils 48 ist eine Druckfeder 47 angeordnet, welche die Enden des flexiblen Bauteils mit abdichtender Wirkung in Anlage an dem nicht drehbaren Bauteil 37 und der Unterstützung 46 hält und außerdem dazu dient, die Flächen 43 und 44 in fester Anlage aneinander zu halten.

Wenn die Antriebswelle 20 umläuft, dreht sich das drehbare Bauteil S6 der Dichtung zusammen mit der Welle, und die Flächen 43 und 44 der Bauteile 36 und 37 gleiten relativ zueinander. so

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 1 ist die Wellenpumpe 34 als unter Ausnutzung der Viskosität arbeitende Pumpe an der Innenfläche der Lagerbuchse 22 ausgebildet. Die Lagerbuchse 22 besteht aus einem geeigneten Lagerwerkstoff und weist eine Lagerfläche 50 für die Welle 20 auf. Die Pumpwirkung der Wellenpumpe 34 wild Hurch eine schraubenlinienförmige Nut 56 erzeugt, die entweder an der Antriebswelle 20 oder in der Lagerbuchse 22 ausgebildet sein kann. Im vorliegenden Fall ist eine schraubenlinienförmige Nut 56 an der Innenfläche der Lagerbuchse 22 dargestellt. Zwar ist gemäß Fi g. 1 nur eine solche schraubenlinienförmige Nut vorhanden, doch könnte man auch mehrere Nuten vorsehen. Die Nut 56 erstreckt sich von der oberen Stirnfläche der *>■> Lagerbuchse 22 zu ihrer unteren Stirnfläche. Daher mündet die Nut 56 gemäß Fig. 1 an dem Punkt 57 in dem Raum oberhalb der Wellenpumpe 34, während die Nut an ihrem unteren Ende in den Hohlraum 27 mündet Wird die Welle 20 gemäß Fig. lin Richtung des Pfeils 58 gegenüber der Lagerbuchse 22 gedreht, bewirkt dies, daß die oberhalb der Wellenpampe vorhandene Flüssigkeit in die Mündung 57 hineingesaugt und nach unten gefördert wird Wenn die Drehrichtung des Motors der Richtung des Pfeils 58 entgegengesetzt wäre, müßte die Nut 56 entsprechend die entgegengesetzte Gangrichtung erhalten, um die Flüssigkeit wiederum nach unten zu pumpen.

Gemäß F i g. 1 sind der Hohlraum 27 und der einen Sumpf 59 bildende Innenraum des Gehäuses 10 mit einer Flüssigkeit, z. B. einem Schmiermittel 60, bis zu einem Niveau oberhalb der Wellenpumpe 34, jedoch unterhalb der Läuferwicklung 19, gefüllt; diese Flüssigkeit kann nach dem Entfernen eines in das untere Stirnwandteil 12 eingebauten Gewindestopfens eingeleitet werden. Ein Ansteigen des Schmiermittelspiegels bis über das untere Ende des Läufers hinaus ist unerwünscht, da hierbei der Drehbewegung des Läufers ein höherer Widerstand entgegengesetzt und das Schmiermittel aufgeschäumt würde. Da das Schmiermittel leichter ist als Wasser, sammelt sich alles Wasser, das an der Dichtung 33 vorbei in den Hohlraum 27 eindringt in dessen unterem Teil.

Im folgenden ist die Wirkungsweise der Konstruktion nach F i g. 1 näher erläutert

Der Elektromotor wird zunächst dadurch eingebaut, daß das untere Ende 31 der Antriebswelle 20 mit der anzutreibenden Vorrichtung, z. B. einer Pumpe, gekuppelt wird. Wird der Elektromotor eingeschaltet, so bewirkt beim Drehen der Antriebswelle 20 die Wellenpumpe 34, daß das Schmiermittel 60 nach unten gefördert wird. Der Druck, der durch die auf das Schmiermittel 60 ausgeübte Pumpwirkung hervorgerufen wird, wirkt dem Druck der Umgebungsflüssigkeit auf der Außenseite entgegen, so daß das Eindringen der Umgebungsflüssigkeit an der Dichtung 33 vorbei verhindert wird; denn die Pumpe 34 ist so ausgelegt, daß sie einen den Druck in der Umgebungsflüssigkeit übersteigenden Druck aufbaut.

Für den Fall, daC eine kleinere Menge des Schmiermittels 60 aus dem Hohlraum 27 verloren geht, weil der durch die Wellenpumpe 34 erzeugte Druck einen Teil des Schmiermittels an der Dichtung 33 vorbei nach außen fördert, steht in dem Behälter 59 innerhalb des Gehäuses oberhalb der Wellenpumpe 34 ein Schmiermittelvorrat 60 zur Verfügung, der es gestattet, den Motor viele Jahre hindurch zu betreiben. Wenn eine Undichtigkeit auftreten sollte, so daß Flüssigkeit, z. B. Wasser, an der Dichtung 33 vorbei in den Hohlraum 27 gelangt, würde sich diese Flüssigkeit im unteren Teil des Hohlraumes 27 sammeln, und sie würde durch die Pumpe aus dem Hohlraum wieder verdrängt, bevor ein Teil des Schmiermittels ausgetrieben wird.

Durch Wählen des Querschnitts und/oder der Ganghöhe der Nut 56 ist es möglich, zu erreichen, daß die Wellenpumpe 34 den erforderlichen Druck erzeugt. Wenn der Druck in dem Hohlraum 27 einen bestimmten Wert überschreitet, so ist hierfür ein Rückschlagventil mit einer Ventilkugel 63 und einer Feder 64 vorgesehen, die beide in einer Erweiterung eines in dem Stirnwandteil 12 ausgebildeten Kanals 65 angeordnet sind.

Wenn die Dichtung 33 einen Teil des Schmiermittels 60 entweichen läßt, kann sich in dem Gehäuse 10 ein geringer Unterdruck entwickeln. In manchen Anwendungsfällen kann ein solcher Unterdruck unerwünscht sein oder bewirken, daß Umgebungsflüssigkeit an der

Dichtung 33 vorbei in den Hohlraum 27 eindringt. Wenn das Entstehen eines solchen Unterdrucks vermieden werden soll, kann man zu diesem Zweck eine Vorrichtung vorsehen, welche das Gehäuse 10 zur Atmosphäre hin entlüftet. >

F i g. 2 zeigt einen weiteren Elektromotor, der dem anhand von F i g. 1 beschriebenen ähnelt und ein Gehäuse 75 mit einem Mantel 76 und einem unteren Stirnwandteil 77, eine Welle 78, einen Läufer 79, einen Stator 81, eine Dichtung 83 und eine Wellenpumpe 84 '<> umfaßt. Das untere Stirnwandteil 77 weist einen rohrförmigen Ansatz 85 auf, der im Gegensatz zu dem oberen Abschnitt 29 des Rohrstutzens 26 des unteren Stirnwandteils 12 nach Fig. 1 nicht nach oben vorspringt. In dem unteren Stirnwandteil 77 ist ein '^r> Sumpf 86 ausgebildet, der im Gegensatz zu dem Sumpf 59 nach F i g. 1 vollständig entleert werden kann, wenn die Wellenpumpe 84 arbeitet, so daß das gesamte Schmiermittel aus dem Sumpf 86 längs der Dichtung 83 nach außen gefördert wird.

F i g. 3 zeigt einen weiteren Elektromotor mit einem Gehäuse 90, das einen äußeren zylindrischen Mantel 91 und ein unteres Stirnwandteil umfaßt, welches einen Sumpf 92 begrenzt. Das obere Ende der Baugruppe umfaßt ein nicht dargestelltes oberes Stirnwandteil, das ?■> die Baugruppe am oberen Ende abschließt; im Gehäuse 90 sind alle übrigen Teile des Motors, wie Stator 96, Läufer 99 und Antriebswelle 100, angeordnet. Von den Lagern der Antriebswelle 100 ist nur das untere Kugellager 102 dargestellt 3n

Ein rohrförmiger Ansatz 105 des unteren Stirnwandteils begrenzt einen Hohlraum 106 und eine Kammer 107 mit einer Bohrung oder Wand 108, und die Welle 100 ragt nach unten durch den Ansatz 105 und aus der Öffnung 108 heraus. Das untere Kugellager 102 ist an '■'· einem nach oben ragenden Abschnitt 109 des rohrförmigen Ansatzes 105 befestigt, und zwar in einer Ringnut 103. Der innere Laufring des Kugellagers 102 liegt auf der Welle 100 an einer Ringschulter 110 an.

Das Innere des Gehäuses 90 ist mit der Kammer 107 "" in dem rohrförmigen Ansatz 105 durch einen Kanal 112 verbunden, so daß Flüssigkeit aus dem Inneren des Sumpfes 92 in die Kammer 107 eintreten kann.

Der Motorwelle 100 ist eine Wellendichtung 111 zugeordnet. Die Wellenpumpe 113 verhindert, daß "'■ Flüssigkeit über die öffnung 108 des rohrförmigen Ansatzes 105 längs der Welle 100 zu dem Raum oberhalb des Hohlraumes 106 gelangt und in das Innere des Motorgehäuses eintritt. Gemäß F i g. 5 umfaßt die Wellendichtung 111 ein ringförmiges drehbares Bauteil ⁵" 116 und ein ringförmiges, nicht drehbares Bauteil 117. Das drehbare Bauteil 116 ist mit der Antriebswelle 100 drehfest verbunden. Ein in einer Ringnut 119 am inneren Umfang des drehbaren Bauteils 116 liegender O-Ring 118 bewirkt eine Abdichtung zwischen dem Bauteil 116 und der Welle 100. Ein in eine Ringnut 122 am Umfang der Welle 100 eingebauter, unter dem drehbaren Bauteil 116 angeordneter Sprengring 120 verhindert, daß sich das Bauteil 116 nach unten bewegt Ferner ist ein Tragstück 123 vorgesehen, das durch eine öffnung 124 ^h0 des nicht drehbaren Bauteils 117 ragt, sich längs der Welle 100 nach oben erstreckt, dann radial nach außen in Richtung auf den rohrförmigen Ansatz 105 verläuft, an diesem Ansatz in einen sich nach unten erstreckenden Abschnitt übergeht welcher mit Preßsitz in den *>^r> Ansatz 105 eingebaut ist, und schließlich einen radial nach außen ragenden Abschnitt bildet der an der unteren Stirnfläche des rohrförmigen Ansatzes 105 anliegt. Weiterhin ist gemäß Fig.5 ein rohrförmiges flexibles Bauteil 126 vorgesehen, dessen Enden radial nach außen abgewinkelt sind und mit abdichtender Wirkung mit dem Tragstück 123 und dem nicht drehbaren Bauteil 117 zusammenarbeiten. Zwischen den nach außen abgewinkelten Enden des flexiblen Bauteils 126 liegt eine Druckfeder 127, die die Enden des flexiblen Bauteils mit abdichtender Wirkung in Anlage an dem nicht drehbaren Bauteil 117 und dem Tragstück 123 hält und außerdem das nicht drehbare Bauteil 117 gegen das drehbare Bauteil 116 drückt um zwischen diesen Bauteilen eine Abdichtung zu bewirken.

Wie im folgenden näher erläutert, kann Flüssigkeit von außen her zwischen der Stirnfläche 128 des Bauteils 116 und einer ringförmigen Stirnfläche 129 eines nach unten ragenden ringförmigen Ansatzes des Bauteils 117 insbesondere während des Betriebs des Motors in die Baugruppe eindringen, und die eingedrungene Flüssigkeit sammelt sich oberhalb der Wellendichtung 111 in dem Hohlraum 106 innerhalb des rohrförmigen Ansatzes 105.

Die Wellenpumpe 113 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß eingedrungene Flüssigkeit aus dem Hohlraum 106 zu dem Motor gelangt. Bei der Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 3 bis 5 ist die Wellenpumpe 113 als unter Ausnutzung der Viskosität arbeitende Wellenpumpe ausgebildet. Sie umfaßt ein Pumpenteil 130, das als Formteil aus einem elastischen Material wie Kautschuk oder Kunststoff hergestellt ist. Das Pumpenteil 130 umfaßt einen allgemein rohrförmigen Bundabschnitt 131, der die Antriebswelle 100 oberhalb der Wellendichtung 111 mit einer Passung umschließt, ferner einen radial nach außen ragenden Abschnitt 132 am oberen Ende des Bundabschnitts 131 sowie einen Abdichtungsabschnitt 133, der von dem waagerechten Abschnitt £32 aus nach unten ragt Der Abdichtungsabschnitt 133 bildet eine flexible Lippe, die mit der Innenfläche des rohrförmigen Ansatzes 105 zusammenarbeitet und die natürliche Elastizität des Werkstoffs bewirkt, daß der Abdichtungsabschnitt 133 mit einer solchen Kraft gegen die Wand des rohrförmigen Abschnitts 105 gedrückt wird, daß sich das Pumpenteil 130 nicht zusammen mit der Welle 100 dreht und daß es eine Abdichtung zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 105 und dem Pumpenteil 130 bewirkt.

Die Pumpwirkung der Pumpe 113 ist auf das Vorhandensein schraubenlinienförmiger Nuten 135 zurückzuführen, die im vorliegenden Fall an der Innenfläche des Bundabschnitts 131 ausgebildet sind. Gemäß F i g. 4 und 5 sind vier getrennte Nuten 135 nach Art eines mehrgängigen Gewindes vorgesehen. Hierbei mündet jede Nut 135 gemäß Fig.4 und 5 an einem Punkt 136 in dem Raum über der Wellenpumpe 113 und in dem Raum unter der Pumpe. Wird die Welle 100 gemäß Fig.4 im Uhrzeigersinne gegenüber dem Pumpenteil 130 gedreht so wird alle etwa oberhalb der Pumpe vorhandene Flüssigkeit über die öffnungen 136 angesaugt und nach unten zu dem Hohlraum 106 gepumpt

Wenn während des Betriebs des Motors die Wellenpumpe 113 die Flüssigkeit in den Hohlraum 106 einem Druck aussetzt, wirkt dieser Druck auf die Innenfläche des Dichtungsabschnitts 133, der entsprechend fester gegen die Innenwand des rohrförmigen Ansatzes 105 gedrückt wird, sowie auf die Außenfläche des Bundabschnitts 131, der entsprechend fester gegen die Welle 100 gedrückt wird. Infolgedessen nimmt die

Dichtungswirkung des Dichtungsabschnitts 133 bei steigendem Förderdruck der Wellenpumpe zu.

Im folgenden wird auf die Wirkungsweise der Ausführungsform nach F i g. 3 bis 5 näher eingegangen. Im Gegensatz zu der Ausführung nach F i g. 1 befindet > sich anfänglich keine Flüssigkeit in dem Hohlraum 106, und die Antriebswelle 100 dreht sich lediglich gegenüber dem Pumpenteil 130. Im Hinblick hierauf ist es wichtig, daß die Wellenpumpe so ausgebildet ist, daß sie auch dann gefahrlos betrieben werden kann, wenn keine Flüssigkeit vorhanden ist. Der Druck der Flüssigkeit in dem Raum 137, der gemäß F i g. 5 durch den nach unten ragenden ringförmigen Ansatz des Bauteils 117 abgegrenzt ist, wirkt dem Druck der Umgebungsflüssigkeit entgegen und verhindert daher das Eindringen !', weiterer Flüssigkeit Wenn das Niveau der eingedrungenen Flüssigkeit bis über das obere Ende der Wellenpumpe 113 hinaus ansteigen sollte, während sich der Motor nicht in Betrieb befindet, bewirkt die Wellenpumpe nach dem Einschalten des Motors, daß die angesammelte 2<i Flüssigkeit nach unten gefördert und zwischen den benachbarten Stirnflächen 128 und 129 hindurch nach außen gedruckt wird. Der durch die Wellenpumpe erzeugte Druck wird auf die Flüssigkeit in dem Raum 137 übertragen, und dieser Druck ist bestrebt, die 2^r> Bauteile 116 und 117 entgegen der Vorspannkraft der Feder 127 sowie entgegen der Wirkung des Drucks der Umgebungsflüssigkeit voneinander abzuheben. Somit ist der Förderdruck der Pumpe bestrebt den Druck zwischen den Flächen 128 und 129 zu verringern, so daß Flüssigkeit aus dem Raum 137 zwischen den beiden Stirnflächen hindurch entweichen kann, bis die Standhöhe der Flüssigkeit in dem Hohlraum 106 abgesunken ist, so daß sich der Förderdruck der Wellenpumpe verringert Sobald dies geschieht bewirken die Feder js 127 und der Druck der Umgebungsflüssigkeit, daß die beiden Stirnflächen 128 und 129 wieder in feste Anlage aneinander gebracht werden.

F i g. 6,7 und 8 zeigen eine weitere insgesamt mit 140 bezeichnete Ausführungsform einer unter Ausnutzung 4fi der Viskosität arbeitenden Wellenpumpc mit einem Pumpenteil, das einen Bundabschnitt 142 und einen nach oben ragenden Abschnitt 143 umfaßt und auf einer Antriebswelle 147 angeordnet ist Der Bundabschnitt 142 ist mit einer schraubenlinienförmigen Nut 146 zum 4^r> Fördern von Flüssigkeit versehen. Der Bundabschnitt 142 und die Welle 147 sind gemäß F i g. 6 durch einen Ringspalt 148 getrennt da zwischen diesen beiden Bauteilen ein auf den Durchmesser bezogener Spielraum von etwa 0,0125 mm oder weniger vorhanden ist Infolgedessen kann sich weder der Bundabschnitt 142 noch die Welle 147 abnutzen, wenn die Wellenpumpe 140 im trockenen Zustand betrieben wird. Der obere Abschnitt 143 des Pumpenteils weist eine Bohrungserweiterung 149 auf, in die ein selbstschmierendes Lager 150 fest eingebaut ist Das Lager 150 arbeitet mit enger Passung mit der Welle 147 zusammen und verhindert daß der Bundabschnitt 142 in Berührung mit der Welle 147 kommt Das Lager 150 ist praktisch schwimmend angeordnet, da es nur dazu dient den Bundabschnitt 142 in gleichachsiger Lage mit der Welle 147 zu halten. Die Abschnitte 142,143 sind gegenüber einem rohrfönnigen Ansatz 151 eines einen Sumpf 156 bildenden unteren Stirnwandteils durch einen O-Ring 152 radial abgestützt, der in einer Ringnut 153 auf der Außenseite des Bundabschnitts 142 liegt Der Abschnitt 143 stützt sich axial an einer Ringschulter 154 auf der Innenseite des rohrfönnigen Ansatzes 151 ab. Die Ringschulter 154 nimmt die nach oben gerichtete Schubkraft auf, die auf die Pumpwirkung der Wellenpumpe 140 zurückzuführen ist. Der O-Ring 152 dichtet den Raum zwischen dem Pumpenteil und dem rohrförmigen Ansatz 151 ab. Die sich etwa in dem Sumpf 156 ansammelnde Flüssigkeit gslangt zu der Wellenpumpe 140 über eiⁿen Kanal ^iq« in dem Stirnwandteil und einen Kanal 160 in der Innenwand des rohrförmigen Ansatzes 151 sowie über eine radiale Öffnung 162 des Abschnitts 143, die sich auch durch das Lager 150 erstreckt und eine Verbindung zum oberen Ende der Nut 146 der Wellenpumpe herstellt. Die öffnung 162 verhindert außerdem, daß der durch die Nut 146 der Pumpe erzeugte Unterdruck bewirkt, daß das Schmiermittel nach unten aus dem Lager 150 abgesaugt wird. Im übrigen arbeitet die Wellenpumpe 140 auf ähnliche Weise wie die anhand von F i g. 5 beschriebene Pumpe 113.

Fig.9 bis 12 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Wellenabdichtung mit Pumpe. Der Elektromotor umfaßt einen rohrförmigen Ansatz 165, der von einem nicht dargestellten unteren Stirnwandteil aus nach unten ragt, ferner eine Antriebswelle 166 und ein in den Ansatz 165 eingebautes Lager 167 ähnlich F i g. 3 und 5.

Gemäß Fig. 11 hat eine Wellendichtung 168 ein ringförmiges Halteteil 169, das das untere Ende der Antriebswelle 166 umgibt und eine Dichtung 173 enthält Das Halteteil 169 ist in einer Bohrungserweiterung 171 am unteren Ende des rohrförmigen Ansatzes 165 angeordnet und gegenüber diesem Ansatz abgedichtet. Die Dichtung 173 ist fest in eine Ringnut 174 auf der Unterseite des Halteteils 169 und an dessen innerem Rand eingebaut, und es weist an seinem inneren Rand eine nach unten ragende elastische Lippe 175 auf, die in Gleitberührung mit der Antriebswelle 166 steht. Die Elastizität der Lippe 175 hält sie in Anlage an der Antriebswelle, um eine Abdichtung zu bewirken. Der Außendruck der Umgebungsflüssigkeit hält die Lippe 175 fest an die Antriebswelle 166 angedrückt, wodurch sich die Dichtungswirkung der Lippe vergrößert. Der Druck der sich in einem Hohlraum 176 befindlichen Schmier- oder Trennflüssigkeit ist jedoch bestrebt, die Lippe 175 radial nach außen durchzubiegen. Somit setzt die Lippe 175 dem Eindringen von Umgebungsflüssigkeit einen stärkeren Widerstand entgegen als dem Entweichen von Flüssigkeit nach außen.

Gemäß Fig.9 bis 12 ist ferner die Wellenpumpe als Flügel- oder Kapselpumpe 178 ausgebildet, die ein oberes Bauteil bzw. ein Einlaßteil 179, ein Auslaßteil 181 und einen gleitend geführten Flügel 182 umfaßt. Die Wellenpumpe 178 ist in dem Hohlraum 176 über der Wellendichtung 168 angeordnet und die beiden Bauteile 179 und 181, die durch nicht dargestellte Stifte miteinander verbunden sind, sind mit enger Passung von dem rohrfönnigen Abschnitt 165 aufgenommen. Ein in einer Ringnut 184 am Umfang des Auslaßteils 181 angeordneter O-Ring 183 verhindert das Eindringen von Flüssigkeit zwischen der Wellenpumpe 178 und dem rohrförmigen Ansatz 165 sowie zwischen den beiden Teilen 179 und 181 der Pumpe.

Das Einlaßteil 179 weist gemäß Fig. 12 eine exzentrische runde öffnung 186 auf, die einen größeren Durchmesser als die Antriebswelle 166 hat und deren Mittelachse gegenüber der Achse der Antriebswelle 166 versetzt ist so daß sie eine Pumpenkammer 187 abgrenzt Die Antriebswelle 166 ist auf gleicher Höhe mit der exzentrischen öffnung 186 mit einem radialen Schlitz 188 versehen, in welchem sich der Pumpenflügel 182 erstreckt Gemäß Fig. 11 und 12 ist die Länge des

Flügels 182 etwas kleiner als der Durchmesser der exzentrischen öffnung 186, so daß sich der Flügel nicht verklemmen kann, wenn sich die Welle 166 dreht. Wegen der Exzentrizität der Öffnung 186 gleitet der Flügel 182 gegenüber der Welle 166 in radialer Richtung hin und her, wenn sich die Läuferwelle dreht, so daß auch der Flügel eine Drehbewegung gegenüber den beiden Rauteilen 179 und 181 ausführt.

Gemäß F i g. 10 und 11 ist das Einlaßteil 179 mit einer axialen Einlaßöffnung 191 versehen, die von dem Raum oberhalb der Wellenpumpe 178 zu der exzentrischen Öffnung 186 führt. Das Ausiaßteil 181 weist eine Auslaßöffnung 192 auf, die sich axial von der exzentrischen öffnung 186 zu dem Hohlraum 176 unterhalb der Wellenpumpe erstreckt. Gemäß Fig. 10 sind die Einlaßöffnung 191 und die Auslaßöffnung 192 durch einen Winkelabstand von etwa 110° getrennt und auf entgegengesetzten Seiten desjenigen Teils der exzentrischen öffnung angeordnet, welcher der Umfangsfläche der Antriebswelle 166 am nächsten liegt. Wenn die Antriebswelle 166 zusammen mit dem Flügel 182 umläuft, überstreichen die Enden des Flügels 182 die Einlaßöffnung 191 und bewegen sich innerhalb der Pumpenkammer 187 zu der Auslaßöffnung 192.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Pumpe 178 nach Fig.9 bis 12 näher erläutert. Hierbei sei angenommen, daß Flüssigkeit an der Wellendichtung 168 vorbei in das Gehäuse eingedrungen ist, und daß der Flüssigkeitsspiegel etwas oberhalb der Oberseite des ί Einlaßteils 179 der Wellenpumpe liegt Wenn die Antriebswelle 166 umläuft, dreht sich der Flügel 182 mit Hierdurch wird Flüssigkeit aus dem Raum oberhalb der Wellenpumpe über den Einlaß 191 angesaugt und tritt in die exzentrische öffnung 186 ein, woraufhin sie durch

ι» den Flügel 182 aus der Kammer 187 verdrängt und über die Auslaßöffnung 192 abgegeben wird. Der steigende Druck im Hohlraum 176 wirkt dem Druck der Umgebungsflüssigkeit entgegen, so daß ein weiteres Eindringen von Umgebungsflüssigkeit verhindert wird.

Der Druck in dem Hohlraum 176 ist gleichzeitig bestrebt, die Dichtungsiippc 175 radial nach außen zu drücken, damit die Flüssigkeit aus dem Hohlraum 176 in die Umgebung strömen kann, wenn der Innendruck höher als der Druck der Umgebungsflüssigkeit ist

Die beschriebenen Wellenpumpen lassen sich mit geringen Kosten herstellen und leicht mit einer Antriebswelle vereinigen. Damit läßt sich ein Druckgefälle erzeugen, das ausreicht, um das Eindringen zu großer Flüssigkeitsmengen in das Gehäuse des Elektromotors zu verhindern.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

2ί 46 695

L Wellenabdichtung für den Elektromotor eines Tauchpumpenaggregats, dessen vertikale Antriebswelle durch eine öffnung im Gehäuse des Elektromotors nach unten herausragt, wobei in der öffnung eine die Antriebswelle aufnehmende Dichtungsanordnung sowie eine darüber, innerhalb des Gehäuses angeordnete Lagerung mit einer Wellenpumpe für Schmiermittel, Trennflüssigkeit oder dgl. vorgesehen ist, und zwar derart, daß bei Beirieb des EJektromotors bzw. Drehung seiner Antriebswelle das Schmiermittel oder die Trennflüssigkeit längs der Antriebswelle in einen zwischen der Wellenpumpe und der Dichtungsanordnung gebildeten Hohlraum gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (27; 106; 176) geschlossen ausgebildet ist, so daß darin — durch das eingepumpte Schmiermittel (60) oder die Trennflüssigkeit — ein den Druck der Umgebungsftässigkeit übersteigender Druck aufgebaut wird.
2. Wellenabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Gehäuses (10; 90) des Elektromotors ein Sumpf (59; 86; 92; 156) vorgesehen ist, in welchem die Wellenpumpe (34; 84; 113; 140; 178) und der Hohlraum (27; 106; 176) untergebracht sind.