Motorpaarungen für Tauchpumpen

Apr 25, 2024

Tauchpumpen sind Pumpen, die dazu bestimmt sind, teilweise oder vollständig in die von ihnen geförderte Flüssigkeit einzutauchen. Um Tauchpumpen zu ermöglichen, benötigen sie einen Tauchmotor. Tauchmotoren sind typischerweise Käfigläufer-Induktionsmotoren, die in einer hermetisch abgeschlossenen Motorkammer untergebracht sind. Es stehen verschiedene Technologien zur Verfügung, jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen.

Während die genauen Komponenten und die Konstruktion des Motors je nach Pumpenkonstruktion variieren können, gibt es einige Komponenten, die bei allen Konstruktionen gleich sind.

Erstens haben alle Motoren einen Rotor und einen Stator. Der Stator besteht aus einem laminierten Stahlkern, in den die Motorwicklungen (typischerweise isolierter Kupfer- oder Aluminiumdraht) eingelegt sind. Die Wicklung wird auch Magnetdraht genannt. Die gesamte Baugruppe ist mit Harz lackiert, um die Wicklungsspulen an Ort und Stelle zu halten und die Isolierung auszufüllen. Der Stator ist der stationäre Teil des Motors und fest mit dem Motorgehäuse verbunden. Der Stator kann in das Gehäuse eingepresst, verstiftet oder das Gehäuse auf den Stator aufgeschrumpft werden. Der Rotor ist der rotierende Teil des Motors und besteht aus Stahllamellen, die denen des Stators und der Motorwelle ähneln. Typischerweise ist bei Tauchpumpen das Pumpenende ebenfalls auf der Motorwelle montiert, sodass die Motorwelle länger ist. Der Rotor ist durch die Lager im Stator aufgehängt. Die Lager haben oft eine hohe Kapazität und können öl- oder fettgeschmiert sein. Diese Lager zentrieren den Rotor im Stator und ermöglichen die Drehung des Rotors im Stator, wodurch die Pumpe angetrieben wird.

Eine Komponente, die Tauchmotoren von anderen Elektromotoren unterscheidet, sind die Gleitringdichtungen. Diese Dichtungen dichten nicht nur den Motor gegen die Förderflüssigkeit ab, sondern verhindern auch, dass Kühlflüssigkeit aus dem Motor austritt. Die Arten von Gleitringdichtungen, die in Tauchmotoren verwendet werden, sind vielfältig, zu den gebräuchlicheren Ausführungen gehören jedoch O-Ring-Dichtungen und Patronendichtungen.

Einige Hersteller verwenden allgemein erhältliche Dichtungen, während andere ihre eigenen proprietären Designs haben. Während Tauchpumpen eine Dichtung verwenden können, verwenden die meisten Konstruktionen zwei Dichtungen im Tandem. Diese Dichtungen sitzen in einer Dichtungskammer, die am Motorgehäuse und am Pumpengehäuse befestigt ist. Viele Hersteller platzieren auch eine Art Feuchtigkeitssensor entweder in dieser Dichtungskammer oder im Motorgehäuse. Dieser Sensor prüft auf Dichtungsfehler, indem er Wasser erkennt und als Sicherheitsfunktion für die Pumpen fungiert.

Tauchmotoren benötigen außerdem ein oder zwei wasserdichte Kabel mit abgedichteter Verbindung, um Strom an die Pumpe zu übertragen und etwaige Sensoren an das Bedienfeld anzuschließen. Einige Hersteller bieten eine Steckausführung mit einer komprimierten Tülle zur Abdichtung an, während andere ein Kabel haben, das durch eine Öffnung im Motorgehäuse geführt wird, die mit einer Art flüssiger Vergussmasse abgedichtet wird.

Abschließend muss der Motor noch mit etwas Medium gefüllt und irgendwie gekühlt werden. Hier beginnen die Designs zu variieren.

Tauchelektromotoren sind entweder mit Öl oder Luft gefüllt. Ölgefüllte Motoren verwenden ein dielektrisches Öl, das hauptsächlich als Schmiermittel dient und die Kühlung unterstützt. Der Großteil der Wärmeübertragung findet zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse statt, aber das Öl leitet auch Wärme vom Stator zum Motorgehäuse. Ölgefüllte Motoren müssen typischerweise zumindest teilweise oder vollständig untergetaucht sein – denn nachdem die Wärme zum Motorgehäuse geleitet wurde, muss sie vom Motorgehäuse zur gepumpten Flüssigkeit geleitet werden. Dies bedeutet, dass der durchschnittliche ölgefüllte Motor nicht trocken laufen oder in einer Trockenanwendung installiert werden kann, obwohl es Möglichkeiten gibt, dies zu umgehen.

Ölgefüllte Motoren haben durchaus Vorteile, darunter eine kontinuierliche Lagerschmierung und eine effektive Wärmeableitung. Da das Öl um den Motor herum zirkuliert, kann es die Wärme verteilen und so heiße Stellen beseitigen. Ölgefüllte Motoren haben außerdem oft einen höheren Betriebsfaktor, was es einem Hersteller ermöglicht, einen Motor zu modernisieren und kleinere Motorwicklungen zu verwenden, um eine höhere Ausgangsleistung zu liefern. Allerdings sind ölgefüllte Motoren aufgrund des Luftwiderstands weniger effizient als luftgefüllte Motoren und können nicht über längere Zeiträume ohne Hitzeschäden laufen.

Die primäre Wärmeübertragung erfolgt bei luftgefüllten Motoren, ähnlich wie bei ölgefüllten Motoren, zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse. Auch die Luft im Motor leitet etwas Wärme vom Stator zum Gehäuse, allerdings weitaus weniger als das Öl.

Luftgefüllte Motoren verfügen häufig über Rippen, um die Konvektion zu erhöhen, da eine größere Oberfläche eine bessere Wärmeübertragung bedeutet. Luftgefüllte Motoren verwenden fettgeschmierte Lager, da sie nicht den Vorteil haben, in Öl getaucht zu sein. Der größte Unterschied zwischen luft- und ölgefüllten Motoren besteht darin, dass luftgefüllte Motoren normalerweise über einen Kühlmantel verfügen, der die Wärme vom Motorgehäuse wegleitet. Dieser Kühlmantel kann verschiedene Flüssigkeiten zur Ableitung der Wärme enthalten. Eine Variante ist ein Kühlsystem mit geschlossenem Kreislauf, das ein Glykol-Wasser-Gemisch und einen von der Motorwelle angetriebenen Propeller verwendet, um die Flüssigkeit im Motorgehäuse zirkulieren zu lassen. Ein zweiter ist ein Wassermantel, der eine externe Quelle für sauberes Wasser benötigt, ähnlich einer Dichtungsspülung. Dieses Wasser zirkuliert im Mantel und leitet die Wärme vom Motorgehäuse ab. Ein dritter Stil ist eine Jacke, bei der die gepumpte Flüssigkeit durch die Jacke zirkuliert. Dies ist ungewöhnlich, da sich durch die zirkulierende Flüssigkeit Feststoffe im Mantel ablagern können, was die Wirksamkeit verringert.

Auch luftgefüllte Motoren haben ihre Vorteile. Erstens: Da der Motor keine gepumpte Flüssigkeit zum Kühlen des Motors benötigt, muss er für den Betrieb nicht untergetaucht werden. Daher können luftgefüllte Motoren problemlos in Tauch- oder Trockengrubenanwendungen oder sogar in Tauchanwendungen eingesetzt werden, bei denen der Wasserstand niedrig bleibt. Neben der zusätzlichen Installationsflexibilität weisen luftgefüllte Motoren in der Regel einen hohen Wirkungsgrad auf, mit International Efficiency (IE) 3 oder sogar höher.

Sowohl ölgefüllte als auch luftgefüllte Motoren sind bei Tauchpumpen bekannt und beide haben ihren Platz in der Wasser- und Abwasserwelt. Ob Öl oder Luft, beide sind für Ihre Anwendung eine hervorragende Wahl.

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Submersible Solutions wird von der Submersible Wastewater Pump Association herausgegeben, um über die Konstruktion und den Betrieb von Tauchpumpensystemen für Abwasser zu informieren und zu schulen. Für weitere Informationen klicken Sie hier.

Layla Wilhelm ist Produktmanagerin bei Crane Pumps & Systems. Weitere Informationen finden Sie unter www.cranepumps.com.