(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (51) T3 Int.Cl. H02K 5/12 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2015/34 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Silnik zanurzeniowy (30) Pierwszeństwo: IT BO (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2014/13 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2016/04 (73) Uprawniony z patentu: Pedrollo S.p.a., San Bonifacio, IT PL/EP T3 (72) Twórca(y) wynalazku: SILVANO PEDROLLO, San Bonifacio, IT (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Rożkowicz WTS RZECZNICY PATENTOWI - WITEK, ŚNIEŻKO I PARTNERZY ul. R. Weigla Wrocław Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 Opis Dziedzina techniki [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy silnika zanurzeniowego, przystosowanego w szczególności do zastosowania w połączeniu z pompami zanurzeniowymi. Stan techniki [0002] Wiadomo już, że w celu opróżnienia studni lub innych zbiorników innego rodzaju, stosuje się elektryczne pompy zanurzeniowe, zarówno do użytku domowego, jak i przemysłowego. Znane elektryczne pompy zanurzeniowe posiadają zazwyczaj korpus tłoczny, wewnątrz którego umieszczony jest element wirnika w łączności ze środowiskiem zewnętrznym; korpus pompy jest osiowo połączony z silnikiem elektrycznym nadającym się do obrotowego napędzania elementu wirnika. [0003] Z tego powodu, zostały zrealizowane silniki zanurzeniowe, które nadają się do zanurzania w studniach i tym podobnych i które mogą być połączone z elementem połączeniowym pompy, na przykład zanurzeniowej pompy odśrodkowej lub obwodowej. Znane silniki zanurzeniowe mają zazwyczaj rurową obudowę o cylindrycznym kształcie, wewnątrz której wprowadzona jest współosiowo jednostka silnika elektrycznego. Odpowiednie środki zamykające są przystosowane do odizolowania miejsca do osłonięcia jednostki silnika wewnątrz obudowy przed płynem na zewnątrz tej samej obudowy. Wał silnika, napędzany przez wyżej wymieniony silnik elektryczny, jest podpierany obrotowo przez odpowiednie środki toczne, na przykład tradycyjne łożyska toczne. W szczególności, dolne łożysko, umieszczone pod silnikiem, jest zazwyczaj w rodzaju tak zwanego łożyska oporowego, aby pochłaniać osiowe parcia na wał silnika. Znany silnik zanurzeniowy jest ujawniony w dokumencie US [0004] Wada silników zanurzeniowych znanego rodzaju odnosi się do ochrony silnika elektrycznego i połączeń elektrycznych przed płynem przenoszonym przez element pompujący. W tym celu, obudowa silników zanurzeniowych określa miejsce, które jest oddzielone, za pomocą mechanicznych elementów uszczelniających, zarówno od płynu obecnego wewnątrz tej samej obudowy, jak i od płynu, który przepływa przez element pompujący. [0005] Z takim problem związana jest konieczność kontrolowania elementów roboczych umieszczonych wewnątrz obudowy zewnętrznej. W rzeczywistości, takie silniki zanurzeniowe mogą działać na płyny, które, nawet jeśli są filtrowane, nadal przeciągają drobinki piasku i tym podobne. W silnikach zanurzeniowych znanego rodzaju, trudno jest połączyć konieczność doskonałego zabezpieczenia silnika elektrycznego z łatwym montażem różnych części. W szczególności, zapewnienie, na etapie montażu, doskonałej współosiowości wału silnika i części składowych z nim związanych w celu zagwarantowania prawidłowego działania jest często problematyczne.

3 Ujawnienie 2 [0006] Zadaniem niniejszego wynalazku jest rozwiązanie wyżej wymienionych problemów poprzez opracowanie silnika zanurzeniowego, który gwarantuje niezawodną ochronę elementów silnika przed otaczającym płynem. [0007] W ramach tego zadania, dalszym zakresem niniejszego wynalazku jest zapewnienie silnika zanurzeniowego, który pozwala na łatwy i szybki montaż. [0008] Kolejnym celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie silnika zanurzeniowego mającego prostą koncepcję, bezpieczne i niezawodne działanie, wszechstronne zastosowanie oraz stosunkowo ekonomiczny koszt. [0009] Przedstawione zakresy zostały osiągnięte, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, przez zanurzeniowy silnik olejowy według zastrzeżenia patentowego 1. [0010] Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, silnik zanurzeniowy posiada środek zamykający nadający się do oddzielenia, na górnym końcu, miejsca do osłonięcia jednostki silnika, łącząc się obwodowo z wewnętrzną powierzchnią zewnętrznej obudowy i wyposażony osiowo w środki toczne łożyska oporowego, które mogą zostać zablokowane na górnej części wału silnika w celu pochłonięcia osiowych parć działających na ten sam wał silnika. [0011] Cechą silnika zanurzeniowego według niniejszego wynalazku jest to, że wspomniany środek zamykający określa wewnętrzne miejsce, w którym umieszczona jest pierwsza grupa uszczelnienia mechanicznego i druga grupa uszczelnienia mechanicznego, odpowiednio dolna i górna, osadzona na wspomnianym wale silnika. [0012] Kolejną cechą silnika zanurzeniowego według niniejszego wynalazku jest to, że zapewnia on środki do podłączenia wspomnianego elementu silnika do źródła zasilania, zawierające wtyczkę zamocowaną, poprzez ciasne uszczelnienie, do wspomnianego środka zamykającego za pomocą elastycznych środków blokujących i nadającą się do podłączenia do gniazdka zewnętrznego. Opis rysunków [0013] Szczegóły wynalazku staną się bardziej widoczne na podstawie szczegółowego opisu korzystnego przykładu realizacji silnika zanurzeniowego według wynalazku, przedstawionego w celach orientacyjnych na załączonych rysunkach, na których: Fig. 1 przedstawia widok z boku silnika zanurzeniowego; Fig. 2 przedstawia widok silnika w przekroju osiowym; Fig. 3 przedstawia szczegółowy widok górnej części silnika zanurzeniowego, zgodnie z przekrojem osiowym z Fig. 2; Fig. 4 i 5 przedstawiają odpowiednio szczegółowy widok górnej części silnika zanurzeniowego, zgodnie z różnymi płaszczyznami osiowymi.

4 3 Najlepszy sposób [0014] Ze szczególnym odniesieniem do tych figur, silnik zanurzeniowy, tak zwanego rodzaju olejowego, został w całości oznaczony cyfrą 1. Silnik zanurzeniowy 1 jest wyposażony w zewnętrzną obudowę w kształcie cylindrycznym 2, wewnątrz której zamontowany jest element silnika elektrycznego 3, który napędza obrotowo wał silnika 4; element silnika 3 składa się ze stojana 13 i z wirnika 14 zamocowanych na wale silnika 4. Wał silnika 4 jest prowadzony obrotowo na dolnej części przez łożysko toczne 5, na przykład promieniowe łożysko kulkowe, które jest podpierane wewnątrz gniazda określonego przez dolną pokrywę 6; pokrywa 6 ma zasadniczo kształt miski i jest osadzona wewnątrz obudowy 2, przylegająco na stronie pierścieniowego przewężenia 12 określonego przez tę samą obudowę 2. [0015] Pod dolną pokrywą 6, wewnątrz obudowy 2, zamontowany jest dolny element zamykający 10 nadający się do zamknięcia na podstawie miejsca do osłonięcia elementu silnika 3 określonego wewnątrz obudowy 2. Element zamykający 10 jest korzystnie wyposażony w część 11 elastycznego materiału odpowiedniego do obwodowego połączenia wewnętrznej powierzchni obudowy 2 i element zaciskowy 15 nadający się do wykonywania promieniowego rozszerzenia wspomnianej części 11 elastycznego materiału względem wewnętrznej powierzchni obudowy 2, jak lepiej przedstawiono w publikacji patentowej nr EP [0016] Na górnej części, wał silnika 4 rozciąga się na część o odpowiedniej długości powyżej elementu silnika elektrycznego 3. Na takiej części, wał silnika 4 przecina górny element zamykający 20 nadający się do zamknięcia od góry miejsca do osłonięcia elementu silnika 3. Element zamykający 20 zawiera rurowy korpus 21 do podpierania wału silnika 4, który określa po swojej wewnętrznej stronie gniazdo osłonowe dla środka tocznego 22, składającego się w szczególności z łożyska kulkowego w rodzaju tak zwanego łożyska oporowego. Zewnętrzna część środka tocznego łożyska oporowego 22 jest zablokowana między wewnętrznym ramieniem 23 rurowego korpusu 21 a pierścieniem 24 umieszczonym w odpowiednim pierścieniowym przewężeniu tego samego korpusu rurowego 21. Wewnętrzna część środka tocznego łożyska oporowego 22 jest zablokowana między ramieniem wału silnika 4 a pierścieniem 25 umieszczonym w odpowiednim pierścieniowym przewężeniu tego samego wału silnika 4; pierścień 25 jest korzystnie wykonany z kilku elementów półkolistych utrzymywanych promieniowo przez pokrywę 25a mającą kształt pierścienia. [0017] Rurowy korpus 21 określa pierścieniową krawędź 26, mającą zasadniczo kształt cylindryczny, która nadaje się do połączenia z wewnętrzną powierzchnią obudowy 2. Na pierścieniowej krawędzi 26 zastosowane są odpowiednie pierścieniowe przewężenia do wprowadzenia kilku pierścieni elastomerowych 27 spełniających funkcję mechanicznego złącza w rodzaju znanym jako pierścień O- ring. [0018] Powyżej podpierającego korpusu rurowego 21, element zamykający 20 jest wyposażony w górną pokrywę 30 mającą otwór osiowy do przechodzenia końcowej części wału silnika 4 i nadającą się do połączenia wewnętrznej powierzchni obudowy 2 z obwodową częścią 31. Między obwodową częścią 31 górnej pokrywy 30 a pierścieniową krawędzią 26 rurowego korpusu 21 zapewniony jest

5 4 pierścień blokujący 28, nadający się do połączenia z odpowiednim przewężeniem zrealizowanym na obudowy 2. [0019] Należy zauważyć, że pokrywa 30 określa na dolnej części pierścieniową przestrzeń, w której odpowiednia górna część rurowego korpusu 21 jest przeznaczona do połączenia. Pierścień typu O- ring 29 jest umieszczony między pierścieniowym występem 32 górnej pokrywy 30 a pierścieniowym gniazdem określonym przez rurowy korpus 21. [0020] Górna pokrywa 30 jest dociśnięta do rurowego korpusu 21 elementu zamykającego 20 za pomocą szeregu prętów wiążących 33 rozmieszczonych kątowo. Pręty wiążące 33 przechodzą przez odpowiednie otwory zastosowane na obwodowej części 31 górnej pokrywy 30 i są gwintowane, za pomocą odpowiedniej części gwintowanej, w odpowiednich gwintowanych gniazdach zastosowanych obwodowo na rurowym korpusie 21 (zob. w szczególności Fig. 5). [0021] Górna pokrywa 30 i rurowy korpus 21 elementu zamykającego 20 zawierają ponadto odpowiednie otwory do przechodzenia kabli do podłączenia elementu silnika 3 do obwodu zasilającego. W szczególności, połączenie elektryczne jest zapewnione przez wtyczkę 7 umieszczoną z boku silnika oraz gniazdko 8, odpowiednio osadzone, z boku kabla. Z wtyczką 7 połączony jest elastyczny element blokujący 17, który pełni również funkcję utrzymania wstępnego obciążenia zamknięcia gniazdka 8. Na wtyczce 7 zamontowany jest pierścień O-ring 9, który współpracuje z elastycznym elementem blokującym 17 w celu wykonania ciasnego uszczelnienia na wylocie płynu smarującego albo na wlocie płynu smarującego ze studni. [0022] Między górną pokrywą 30 a rurowym korpusem 21 określona jest wewnętrzna przestrzeń, w której umieszczona jest pierwsza grupa uszczelnienia mechanicznego 34 i druga grupa uszczelnienia mechanicznego 35, odpowiednio dolna i górna, osadzone na wale silnika 4 w sposób znany per se. Grupy mechanicznego uszczelnienia 34, 35 są oddzielone przez membranę 36, zamocowaną za pomocą ciasnego uszczelnienia, poprzez pierścień O-ring 37, wewnątrz rurowego korpusu 21. Grupy mechanicznego uszczelnienia 34, 35 są utrzymywane podporowo odpowiednio na pierścieniach blokujących 38, 39 zamontowanych na wale silnika 4. [0023] Górna komora płynu smarującego jest w łączności ze środowiskiem zewnętrznym za pomocą otworu promieniowego 40 zastosowanego w górnej pokrywie 30. Promieniowy otwór jest zamknięty, w trakcie użycia, przez mieszek 41 wykonany z materiału w rodzaju gumy odpowiedniej do zagwarantowania równowagi między wewnętrznymi i zewnętrznymi ciśnieniami w górnej komorze płynu smarującego. [0024] Powyżej górnej pokrywy 30, na wale silnika 4 jest ponadto zamontowany element zabezpieczający przed piaskiem 8. [0025] Działanie silnika zanurzeniowego okazuje się być łatwe do zrozumienia na podstawie powyższego opisu. [0026] Po zamontowaniu wewnątrz obudowy 2 dolnej pokrywy 6, opierającej się o pierścieniowe przewężenie 12 określone przez obudowę 2, zapewnia się wprowadzenie stojana 13 elementu silnika 3. Następnie, zapewnia się wprowadzenie do wnętrza obudowy 2 grupy utworzonej przez wał silnika 4 obejmującej wstępnie zmontowany wirnik 14, łożysko toczne 5, środki toczne łożyska oporowego 22

6 5 zablokowane wewnątrz rurowego korpusu 21 elementu zamykającego 20 za pomocą odpowiednich mechanicznych elementów łączących. [0027] Ponadto umieszczone są w sposób regularny pierwsza grupa uszczelnienia mechanicznego 34, membrana 36, pierścienie blokujące 38, 39, druga grupa uszczelnienia mechanicznego 35 i górna pokrywa 30, z odpowiednimi mechanicznymi elementami łączącymi. Górna pokrywa 30 jest dociśnięta do rurowego korpusu 21 za pomocą prętów wiążących 33. Należy zauważyć, że przykręcanie prętów wiążących 33 określa osiowe przemieszczenie rurowego korpusu 21 łącznie z grupą utworzoną przez wał 4 ze środkami tocznymi łożyska oporowego 22 i uszczelnieniami mechanicznymi 34, 35. [0028] Ponadto, zapewnia się montaż środków zamykających 10, które izolują w dolnej części przestrzeń do osłonięcia jednostki silnika 3 wewnątrz obudowy 2 od płynu obecnego na zewnątrz obudowy 2. Gdy montaż jest zakończony, przestrzeń do osłonięcia jednostki silnika jest całkowicie odizolowana od płynu doprowadzanego przez jednostkę pompującą oraz od płynu obecnego na zewnątrz obudowy, dzięki działaniu środków zamykających 10, 20. [0029] Silnik zanurzeniowy według wynalazku realizuje zakres zapewniający niezawodną ochronę elementu silnika przed otaczającym płynem. [0030] Cechą charakterystyczną silnika zanurzeniowego jest to, że osiowe parcie na wał silnika 4 jest pochłaniane przez łożysko oporowe 22 połączone z rurowym korpusem 21 i zablokowane na górnej części wału silnika 4. Pozwala to na uzyskanie większej precyzji podczas etapu montażu i kontroli nad wysokościami osiowymi względem uszczelnień mechanicznych i wystawania wału 4. [0031] Kolejną korzyścią silnika zanurzeniowego jest to, że połączenie elektryczne elementu silnika 3 jest realizowane przez wtyczkę 7 podłączoną do górnego elementu zamykającego 20 bez użycia śrub mocujących. Umożliwia to łatwy i szybki demontaż w celu wglądu do górnej części silnika. [0032] Kolejna korzyść silnika zanurzeniowego jest zapewniona przez obecność dwóch uszczelnień mechanicznych 34, 35 oraz przez podwójną kompensację ciśnienia, która jest realizowana przez część 11 elastycznego materiału dolnego elementu zamykającego 10 i elastyczne mieszki 41 do zamykania promieniowego otworu 40 zastosowanego w górnej pokrywie 30. [0033] Urządzenie opisane w celach orientacyjnych może być poddawane licznym modyfikacjom i wariantom zgodnie z różnymi potrzebami. [0034] W praktyce, przykład realizacji wynalazku, zastosowane materiały oraz kształt i wymiary mogą się różnić w zależności od wymagań. [0035] W przypadku gdy po cechach technicznych wymienionych w każdym zastrzeżeniu patentowym następują odnośniki, odnośniki te zostały zawarte wyłącznie w celu zwiększenia zrozumienia zastrzeżeń patentowych i tym samym nie powinny być one uznawane za ograniczające w jakikolwiek sposób zakres każdego elementu zidentyfikowanego w celach przykładowych przez takie odnośniki.

7 6 Zastrzeżenia patentowe 1. Zanurzeniowy silnik olejowy zawierający zewnętrzną obudowę w kształcie rurowym (2); jednostkę silnika elektrycznego (3) umieszczonego współosiowo we wspomnianej obudowy (2); środek zamykający (10, 20) nadające się do oddzielenia miejsca osłonowego dla wspomnianej jednostki silnika (3) wewnątrz wspomnianej obudowy (2) od płynu znajdującego się na zewnątrz tej samej obudowy (2) znamienny tym, że wspomniany środek zamykający (10, 20) zawiera górny element zamykający (20) nadający się do obwodowego połączenia z wewnętrzną powierzchnią wspomnianej obudowy (2) i jest osiowo wyposażony w rurowy korpus (21) do podpierania wału silnika (4), podtrzymujący, na swojej wewnętrznej stronie, środki toczne łożyska oporowego (22), które mogą zostać zablokowane na górnej części wspomnianego wału silnika (4) w celu pochłonięcia osiowego parcia na ten sam wał silnika (4). 2. Silnik według zastrz. 1 znamienny tym, że powyżej rurowego korpusu (21) do podpierania wału silnika (4), wspomniany element zamykający (20) zawiera górną pokrywę (30) mającą osiowy otwór do przechodzenia końcowej części tego samego wału silnika (4) i nadający się do połączenia wewnętrznej powierzchni wspomnianej obudowy (2) z częścią obwodową (31). 3. Silnik według zastrz. 2 znamienny tym, że między wspomnianą górną pokrywą (30) a wspomnianym rurowym korpusem (21) określone jest wewnętrzne miejsce, w którym umieszczona jest pierwsza grupa uszczelnienia mechanicznego (34) i druga grupa uszczelnienia mechanicznego (35), odpowiednio dolna i górna, osadzona na wspomnianym wale silnika (4). 4. Silnik według zastrz. 3 znamienny tym, że grupy uszczelnienia mechanicznego (34, 35) są oddzielone przez membranę (36), zamontowaną za pomocą ciasnego uszczelnienia wewnątrz wspomnianego korpusu rurowego (21). 5. Silnik według zastrz. 2 znamienny tym, że wspomniana górna pokrywa (30) jest w łączności ze środowiskiem zewnętrznym za pomocą otworu promieniowego (40) zamkniętego, w trakcie użycia, przez mieszek (41) wykonany z materiału elastycznego odpowiedniego do zagwarantowania równowagi między wewnętrznymi i zewnętrznymi ciśnieniami. 6. Silnik według zastrz. 2 znamienny tym, że wspomniana górna pokrywa (30) jest dociśnięta do wspomnianego rurowego korpusu (21) za pomocą szeregu prętów wiążących (33) przechodzących przez odpowiednie otwory wykonane w części obwodowej (31) wspomnianej górnej pokrywy (30) i

8 7 wyposażonych w część gwintowaną w celu wkręcenia w odpowiednie gniazda gwintowane wykonane obwodowo na rurowym korpusie (21). 7. Silnik według zastrz. 1 znamienny tym, że wspomniany element zamykający (20) jest wyposażony w środki łączące do podłączenia wspomnianej jednostki silnika (3) do obwodu zasilającego, przy czym wspomniane środki łączące zawierają wtyczkę (7) zamocowaną przez ciasne uszczelnienie do tego samego elementu zamykającego (20) za pomocą elastycznego środka blokującego (17) i nadającą się do podłączenia do gniazdka zewnętrznego (8). 8. Silnik według zastrz. 1 znamienny tym, że wspomniany korpus rurowy (21) określa pierścieniową krawędź (26), mającą zasadniczo kształt cylindryczny, nadający się do połączenia z wewnętrzną powierzchnią wspomnianej obudowy (2).

9 8

10 9

11 10

12 11

13 DOKUMENTY WYMIENIONE W OPISIE 12 Lista wymienionych przez zgłaszającego dokumentów została dołączona wyłącznie dla informacji czytającego i nie jest częścią europejskiego dokumentu patentowego. Została zestawiona z największą starannością, Europejski Urząd Patentowy nie bierze jednak żadnej odpowiedzialności za ewentualne błędy lub braki. Dokumenty patentowe wymienione w opisie US A [0003] EP A [0015]