(57)【要約】  本発明は、特に温度変換部および／または熱伝達部を備えた設備における冷却材回路用の同軸で付設されたポンプ（６）を備えた電気モータ（１）に関する。完全密封圧力外装として構成されたケーシング部品（７、１０）の内部で軸列（５）が電気モータ（１）のトルクを、ポンプケーシング（７）内に配置される羽根車（８）に伝達し、電気モータ（１）とポンプケーシング（７）との間にフライホイール（１２）が配置されている。回転する全部品が完全密封モータポンプ組立体の内部に配置されており、モータポンプ組立体に液体が充填されている。フライホイール（１２）を構成するフライホイール本体（１３）が多数の空洞（１４、１５）と、空洞内に配置される重金属挿入物（１６、１７）とを備えている。密度が１１．０（ｋｇ／ｄｍ3）を超える重金属が重金属挿入物を形成し、または、そのなかに配置されており、フライホイール本体（１３）が高強度材料からなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に温度変換部および／または熱伝達部を備えた設備における冷却材回路用の同軸で付設されたポンプ（６）を備えた電気モータ（１）であって、完全密封圧力外装として構成されたケーシング部品（７、１０）の内部で軸列（５）が電気モータ（１）のトルクを、ポンプケーシング（７）内に配置される羽根車（８）に伝達し、前記電気モータ（１）とポンプケーシング（７）との間にフライホイール（１２）が配置されており、回転する全部品が完全密封モータポンプ組立体の内部に配置されており、モータポンプ組立体に液体が充填されているものにおいて、前記フライホイール（１２）を構成するフライホイール本体（１３）が多数の空洞（１４、１５）と、該空洞（１４、１５）内に配置される重金属挿入物（１６、１７）とを備えており、密度が１１．０（ｋｇ／ｄｍ3）を超える重金属が重金属挿入物（１６、１７）を形成し、または、そのなかに配置されており、前記フライホイール本体（１３）が高強度材料からなることを特徴とする電気モータ。
【請求項２】
前記重金属挿入物（１６、１７）を周囲の液体から遮断するための手段が配置されていることを特徴とする、請求項１記載の電気モータ。
【請求項３】
前記重金属挿入物（１６、１７）がカートリッジ状（２１、２２）に構成され、かつ、それ自体公知の手段によってフライホイール本体（１３）内で固着されていることを特徴とする、請求項１または２記載の電気モータ。
【請求項４】
前記重金属挿入物（１６、１７）が空洞（１４、１５）に注入される充填物として構成され、かつ、それ自体公知の手段によってフライホイール本体（１３）内で保持されていることを特徴とする、請求項１または２記載の電気モータ。
【請求項５】
前記フライホイール本体（１３）が軸列（５）挿通用の穴を持たないことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の電気モータ。
【請求項６】
前記フライホイール本体（１３）が単部分構成または多部分構成のフランジ結合部（１９、２０）によって軸列（５）と結合されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の電気モータ。
【請求項７】
フェーススプライン（２０）が前記フライホイール本体（１３）と軸列（５）との間の結合手段を形成することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の電気モータ。
【請求項８】
前記フライホイール（１２）の外径を取り囲む少なくとも１つの円筒形熱交換器（２７）が圧力外装の内部に配置され、かつフライホイール室（２４）の半径方向壁面を形成しており、ポンプ室の高圧ゾーンが、熱交換器（２７）の外面を介して案内される単数または複数の流れ路（２３）によってフライホイール室（２４）の遠ポンプ側と結合されており、熱交換器（２７）とフライホイール（１２）との間の環状隙間（３２）が遠ポンプ側フライホイール室と近ポンプ側フライホイール室（２４．１）との間に第１還流路を形成し、軸列（５）の領域に配置される第２還流路が近ポンプ側フライホイール室（２４．１）をポンプ室と結合することを特徴とする、請求項１の前文に記載の電気モータ。
【請求項９】
前記複数の円筒形熱交換器（２７）がフライホイール（１２）を同軸で取り囲み、熱交換器（２７）の間で１つの環状隙間または複数の通路が遠ポンプ側フライホイール室（２４）に至る流れ路を形成することを特徴とする、請求項８記載の電気モータ。
【請求項１０】
前記軸列（５）によって駆動される少なくとも１つの移送機構（３７）が第２還流路中に配置されていることを特徴とする、請求項８または９記載の電気モータ。
【請求項１１】
前記円筒形熱交換器（２７）が外部冷却水源（Ａ‐Ｂ）と結合されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の電気モータ。
【請求項１２】
ポンプ側モータカバー（２５）が前記フライホイール室（２４）の遠ポンプ側壁（２９）を形成し、前記モータカバー（２５）内に冷却機構（Ｃ‐Ｄ、Ｆ）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の電気モータ。
【請求項１３】
前記冷却機構（Ｃ‐Ｄ）が低圧冷却機構として構成されていることを特徴とする、請求項１２記載の電気モータ。
【請求項１４】
前記冷却機構（Ｅ）が高圧冷却機構として構成されていることを特徴とする、請求項１２記載の電気モータ。
【請求項１５】
前記冷却機構が高圧モータ冷却部の一部として構成されていることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか１項記載の電気モータ。
【請求項１６】
前記モータ室とフライホイールとの間で軸列の領域に軸封装置が配置されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項記載の電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に温度変換部および／または熱伝達部を備えた設備における冷却材回路用の同軸で付設されたポンプを備えた電気モータであって、完全密封圧力外装として構成されたケーシング部品の内部で軸列が電気モータのトルクを、ポンプケーシング内に配置される羽根車に伝達し、電気モータとポンプケーシングとの間にフライホイールが配置されており、回転する全部品が完全密封モータポンプ組立体の内部に配置されており、モータポンプ組立体に液体が充填されているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱発生器を装備し温度変換部および／または熱伝達機構を有する発電設備においてフライホイールを装備したモータポンプ組立体を利用することは知られている。これは、万一の故障事故のときフライホイールの慣性能力に基づいて最低時間の間ポンプによって冷却材循環の維持を保証できるようにするための安全措置である。フライホイールの慣性モーメントによってこのような電気モータは停電時にもなおさらに作動し、モータポンプ組立体が冷却材量を移送する。しかし、熱発生器が確実に遮断されるまで熱伝達機構内で熱排出を保証するには、このように低減された冷却材量で間に合う。
【０００３】
米国特許第３９６００３４号明細書によりいわゆる乾式電気モータが公知であり、モータとフライホイールは空気で冷却される。過回転時に破裂するフライホイールによって周囲が危険に曝される可能性を排除するためにフライホイールは付加的に保護機構を装備している。
【０００４】
しかし独国特許発明第２８０７８７６号明細書または米国特許第４０８４８７６号明細書により公知のグランドレスモータポンプ組立体では、冷却材を満たされたモータと冷却材中を回転するフライホイールとによって流体摩擦抵抗が生じる。冷却材、しばしば水のなかでのフライホイールの回転は流体摩擦と熱エネルギーの発生とに起因して高い損失出力を生じる。そのことからポンプ、モータおよびフライホイールの全効率が低下する。このモータポンプ組立体はポンプ部とモータ部との間に、高温のポンプケーシングと冷えたモータケーシングとの間の熱伝導を極力僅かなものに抑えるために、薄いケーシング首部を備えた熱障壁を有する。熱障壁の下流側でモータケーシングの正面と、耐圧構成される共通するケーシングの内部とに、軸列によって駆動されるフライホイールがある。そして流体摩擦損失を減らすためにフライホイールは回転可能にケーシング内で支承される外殻によって取り囲まれており、この外殻はモータケーシング内にある液体用の流入口を有する。動作中、外殻はケーシングと外殻とフライホイールとの間の流体摩擦面のゆえに、フライホイールの回転数よりも低い平均的回転数となる。これにより、冷えたモータ部内に配置されるフライホイールでの摩擦損失が減少するとされる。
【０００５】
フライホイールを備えたモータポンプ組立体用のキャンドモータの態様の電気モータが欧州特許第０３５１４８８号明細書または米国特許第４８８６４３０号明細書により公知である。圧力外装を形成するケーシング部品の内部で密閉液体充填モータポンプ組立体の圧力側ポンプケーシングカバーの領域においてフライホイールが支承要素として構成されている。フライホイールは軸列用にポンプケーシングの領域でラジアル軸受の機能を引き受ける。そしてフライホイールがアキシアル軸受としても構成されているので、独国特許出願第２８０７８７６号明細書による解決とは異なり、遠ポンプ側モータ末端にアキシアル軸受を配置することはこうして省かれた。
【０００６】
ポンプケーシングと支承力を吸収するフライホイールとの間でケーシング内に鉢状挿入物が一体な熱障壁として配置されている。この挿入物は外面に、ポンプ部に対して、絶縁空気室を備えている。フライホイール正面に向き合うその内面に付加的外部液体冷却部が配置されている。液体冷却部とフライホイールの近ポンプ側正面との間に、支承力を吸収する壁要素がなお配置されている。キャンドモータポンプ組立体として構成されることによってフライホイール室と電気モータのロータ室は被ポンピング移送流体を充填されており、これらの室はポンプケーシングと同じ圧力を受けているが、モータのステータ室は乾式に構成されている。モータを熱交換器が取り囲み、フライホイールに当接する支承要素を潤滑し冷却する水がこの熱交換器内を流れる。モータ、ラジアル軸受、アキシアル軸受およびフライホイールのこの冷却回路はフライホイール自体内も経由する。こうして、そのことからフライホイールのハブ‐軸‐結合が弱まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、フライホイールを装備したモータポンプ組立体用に改良された解決を達成し、フライホイールの構造もその動作信頼性も流体摩擦の結果としてのその損失出力も改善されているようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決では、フライホイールを構成するフライホイール本体が多数の空洞と空洞内に配置される重金属挿入物とを備えており、密度が１１．０（ｋｇ／ｄｍ3）を超える重金属が重金属挿入物を形成しまたはそのなかに配置されており、フライホイール本体が高強度材料からなる。
【０００９】
この解決は、異なる動作状況に対する一層容易かつ改良された適合性という利点を提供する。空洞を単純に選択して配置することによってさまざまな重金属挿入物を空洞内に挿入することができる。モータポンプ組立体内にある移送液体が重金属挿入物と不都合な反応を開始し得るような応用事例のため、重金属挿入物を周囲の液体から遮断するための手段が設けられている。これらの手段はフライホイール本体に配置しておくことができる。そして／または、挿入物は重金属挿入物を周囲の液体から分離するための手段を備えている。
【００１０】
重金属挿入物がカートリッジ状に構成され、かつそれ自体公知の手段によってフライホイール本体内で固着されていると、特別有利であることが判明した。その限りで、挿入物は別の場所で確実に製造することができ、それとともに容易に輸送することができ、保管可能でもある。後に、フライホイール本体が仕上げ加工されたとき、挿入物はごく容易にフライホイール本体内に挿入することができる。重金属挿入物をフライホイール本体内で保持することはそれ自体公知の技術的手段によって行うことができる。これらの技術的手段には溶接結合、ねじ結合、蝋付、接着、焼嵌め結合、圧着結合等があろう。結合方式はその都度の動作条件に依存して選択される。
【００１１】
同様に、重金属挿入物を空洞に注入される充填物として構成し、かつそれ自体公知の手段によってフライホイール本体内で保持することも可能である。これは、重金属が流し込み可能な粒質物等として貯蔵されかつ相応に取り扱うことのできる事例についての解決であろう。
【００１２】
本発明の別の１構成によれば、フライホイール本体が軸列挿通用の穴を持たないと有利であることが実証された。大型発電所で使用されるような発電電力がきわめて高い電気モータでは、このようなフライホイールにきわめて大きな力が作用する。その際、軸列用貫通穴から出発してフライホイール本体と軸列との間の移行領域で不都合なハブ応力の発生する虞がある。極端な場合、例えば過負荷動作のとき、不都合なハブ応力はフライホイール本体の破損をもたらすことがある。それに対して、フライホイール本体が単部分構成または多部分構成のフランジ結合部を介して軸列と結合されていると有利である。そのことから、フライホイール本体の破損する虞は著しく減少する。トルク伝達に役立つフェーススプラインがフライホイール本体と軸列との間の結合手段を形成することも有利である。
【００１３】
電気モータとそれによって駆動される完全密封モータポンプ組立体が移送液体を充填されているので、液体内を回転するフライホイールが液体摩擦によって高い損失出力も発生するとの付加的問題がここで生じる。しかし経済的理由または安全技術上の理由から、フライホイール領域におけるこのような損失出力を意識的にそのままとし、こうして完全密封を達成し、故障し易い軸封装置の利用を省くことができると有意義なことがある。
【００１４】
このため、フライホイールの外径を取り囲む少なくとも１つの熱交換器が圧力外装の内部に配置され、かつフライホイール室の半径方向壁面を形成しており、ポンプ室の高圧ゾーンが、熱交換器の外面を介して案内される単数または複数の流れ路によってフライホイール室の遠ポンプ側と結合されており、熱交換器とフライホイールとの間の環状隙間が遠ポンプ側フライホイール室と近ポンプ側フライホイール室との間に第１還流路を形成し、軸列の領域に配置される第２還流路が近ポンプ側フライホイール室をポンプ室と結合する。
【００１５】
この解決でもって、動作信頼性が高くかつ限定的に高い温度がフライホイール室内で保証される。ここで根底にあるのは、フライホイール室内部の液体温度が比較的高い場合ここで発生する出力損失がかなり低減されるとの認識である。というのも、温度影響の結果、液体の密度およびその粘度が低減され、それとともに摩擦損失が最小となるからである。フライホイールの周りの比較的大きな直径に熱交換器を配置することによって、特別高率的な冷却作用が得られる。ポンプ室から取り出された移送流体が熱交換器の最大直径を越えて流れ、遠ポンプ側でフライホイール室に流入すると、向上した冷却作用が現れる。
【００１６】
ポンプケーシング内で羽根車入口の低い圧力と羽根車の下流側、案内機構の下流側または渦巻室内の高い圧力との間の圧力勾配のゆえに、移送流体は流れ路および還流路を流れてポンプ室に戻る。フライホイールが穴を備えていないので、冷却された移送流体はフライホイールの外径と円筒形熱交換器の内径との間の隙間を逆方向に流れて戻る。その際、移送流体は付加的に、二度目として熱交換器の冷却作用に曝され、同時にフライホイールの損失熱を吸収する。移送流体は軸列領域の比較的小さな直径で、他方の近ポンプ側で、フライホイール室から流出する。移送流体は羽根車に設けられる除圧穴を流れてポンプの主流に戻る。この内部液体流の駆動にとって、ポンプケーシングの取出孔と流入孔との間の圧力勾配は十分であり得る。
【００１７】
複数の熱交換器がフライホイールを比較的大きな直径において同軸で取り囲み、これら熱交換器の間で１つの環状隙間または複数の通路が遠ポンプ側フライホイール室に至る流れ路を形成することによって、冷却作用は改善することができる。単数または複数の熱交換器は外部冷却水源と結合されており、例えば円筒形に構成しておくことができる。
【００１８】
そして本発明の他の１構成では、軸列によって駆動される少なくとも１つの移送機構が第２還流路中に配置されている。これにより、冷却する液体流の流量を高めることが可能となる。これは、穴または羽根を備えた小さな付加的羽根車の態様の公知の手段、移送スクリュー、または別の公知の機構とすることができる。
【００１９】
別の構成によれば、ポンプ側モータカバーがフライホイール室の遠ポンプ側壁を形成し、モータカバー内に冷却機構が配置されている。この冷却機構は低圧冷却機構または高圧冷却機構として構成しておくことができる。同様に、この冷却機構を高圧モータ冷却部の一部として構成することが可能である。混合を減らすために、モータ室とフライホイールとの間で軸列の領域に軸封装置が配置されている。これは、絞り区間、ラビリンスパッキンまたは類似のものとすることができる。
【００２０】
本発明の１実施例が図面に示してあり、以下で詳しく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１が示す液体冷却モータ１はケーシング２が圧力外装として構成されている。モータ１の内部に液体が充填されており、電気損失出力を排出するために高圧冷却系３がモータ末端と結合されている。一方のモータ末端４にラジアル軸受とアキシアル軸受が配置されており、アキシアル軸受は同時に、モータの内部および冷却器３内を循環する冷却水用の移送機構として役立つ。モータの駆動力は軸列５に作用し、それとともに、電気モータ１に同軸で付設されるポンプ６にトルクを伝達する。ポンプケーシング７の内部に羽根車８と下流側の案内機構９が配置されており、ポンプケーシング７はカバー要素１０によって閉鎖され、タイロッド１１を介してモータ１のケーシング２と結合されている。この場合多部分で構成されるカバー要素１０の内部にフライホイール１２があり、フライホイールの慣性モーメントは停電のとき軸列５と接続された羽根車８との継続回転運動をもたらし、従ってポンプ６の移送出力をもたらす。
【００２２】
ポンプおよびモータの、周囲の環境に対して内部空間を限定するケーシング部品２、４、７、１０は、いわゆる圧力外装を形成する。この圧力外装は、移送流体を循環させるためのこのモータポンプ組立体が組込まれた熱交換設備内で支配的なきわめて高い系圧力用に設計されている。このような組立体は６００キロワットを超える発電電力用に設計されており、従って不釣合いな寸法を有するので、図１の図示は概略にすぎない。詳細は後続の図２、図３に拡大して図示されている。
【００２３】
図２はフライホイール１２を斜視図で示す。このフライホイールは、図２に明灰色で示したフライホイール本体１３からなる。フライホイール１３は暗灰色で図示した多数の空洞１４、１５を備えている。これらの空洞１４、１５は重金属挿入物１６、１７を受容するのに役立ち、組立完了したフライホイール１２の慣性モーメントがこれらの重金属挿入物で増大される。空洞１４、１５が異なる直径を有し、これにより、高強度材料からなるフライホイール本体１３が動作中の支配的遠心力に対して安定していることが保証されている。空洞１４、１５の配置、寸法および数によってフライホイール本体１３内で高い温度影響のもとで確実な応力分布が保証される。危険な動作状態のときにも、例えば動作障害に起因したタービン動作、または定格回転数よりも高い回転数を生じるポンプ過負荷動作のときにも、こうして十分な強度余裕が確保されている。
【００２４】
円筒形フライホイール本体１３の正面１８にフランジ結合部１９が固着されており、このフランジ結合部によって軸列５との結合が実現される。ここに示したフェーススプライン２０は相応に構成された軸列５と協動し、こうして確実なトルク伝達が保証されている。別の摩擦式および／または嵌合式結合態様も応用できる。しかしその際、これらの結合方式がフライホイール本体１３内部での応力分布に否定的に影響しないよう確保されていなければならないであろう。
【００２５】
図２からさらに認めることができるように、異なる大きさの空洞１４、１５内に相応に寸法付与された重金属挿入物１６、１７が配置される。重金属は棒状またはバラ状挿入物として配置しておくことができる。ここに示した重金属挿入物１６、１７は、重金属がカートリッジ２１、２２の内部にある変更態様である。このようなカートリッジは簡単に製造でき、容易に取り扱うことができ、保管し輸送することができ、従ってこのような重金属挿入物１６、１７を問題なく貯蔵するための前提条件を提供する。付加的に、このようなカートリッジ２１、２２はそのなかに配置される重金属を、フライホイール１２を取り囲んで冷却する流体の影響から保護し、または流体を重金属の影響から保護する。
【００２６】
この場合円筒形に構成されたこのようなカートリッジの閉鎖は公知の技術によって行われ、通常の工作機械で可能である。そのために特殊な機械は必要でない。このようなカートリッジ２１、２２は公知の技術によってフライホイール本体１３の内部で保持することができる。同様に、空洞１４、１５をフライホイール本体１３内に貫通孔または袋孔として設け、そのなかに重金属を直接配置することも十分可能である。空洞１４、１５内に直接ある重金属の位置を固定するために、空洞は個々のカバー要素によって、またはフライホイールの直径に相応した大きさのカバー要素によって閉鎖することができる。
【００２７】
図３と図４は軸列へのフライホイールの配置と、ポンプとモータとの間におけるその位置とを拡大図で示す。ポンプケーシング６の内部に羽根車８とその下流側の案内機構９が認められる。ポンプ型式に応じて単段式または多段式の実施を設けることができる。ここに示した単一ポンプ段または最終ポンプ段では、ポンプケーシング７の内部で最高圧力のゾーンに‐ここでは案内機構９の下流側で‐取出管路が認められる。この取出管路は移送流体用流れ路２３として役立ち、移送流体を圧力外装の内部でフライホイール室２４内に誘導する。フライホイール室２４を形成するのはポンプカバー１０と近ポンプ側モータカバー２５である。両方のカバー部品１０、２５の圧密かつ液密な当接面２６はフライホイール１２の遠ポンプ側正面１８の領域にある。こうして形成された２部分構成のフライホイールケーシングは製造と組立を容易とする。全部品を一緒に結合するタイロッド１１がポンプケーシング７にねじ込まれており、モータケーシング２のフランジにその受け部がある。
【００２８】
フライホイール１２を取り囲む熱交換器２７がフライホイール室２４の内部に配置されており、この熱交換器は圧力外装を貫通する低圧冷却系Ａ‐Ｂと結合されている。ポンプ室をフライホイール室２４と結合する流れ路２３は熱交換器２７の外面２８を介してフライホイール室２４の遠ポンプ側へと移送流体を誘導する。フライホイール室２４の遠ポンプ側正面にモータカバー２５の領域で他の低圧冷却系Ｃ‐Ｄが配置されており、この低圧冷却系によって遠ポンプ側フライホイール正面１８の領域で相応する温度勾配が達成される。さらに認めることができるように、モータカバー２５はモータ冷却器３に結合された高圧モータ冷却部Ｅ用の接続部を備えている。矢印は、ステータのコイル端の周りでのモータ冷却液の流れ方向を示す。モータ冷却液は同時に近ポンプ側モータ軸受３０用潤滑液として役立つ。暖められたモータ冷却液はモータカバー２５内の通路３１を介して取り出され、図１に示すモータ冷却器３を介して再冷却され、遠ポンプ側モータカバー４で再びモータ１内に供給される。
【００２９】
フライホイール室２４にその遠ポンプ側末端で流入する移送流体は熱交換器２７の内面３３とフライホイール１２の外径との間の環状隙間３２を通して近ポンプ側フライホイール室２４．１へと流れる。この環状隙間３２は移送流体用第１還流路を形成し、この移送流体はこの場合同時に熱交換器２７の作用に曝されている。移送流体はフライホイール１２の近ポンプ側正面３４の近ポンプ側フライホイール室２４．１を介して軸列５の方向に流れる。軸列５の領域から移送流体はそこに配置される第２還流路を介してポンプ６の羽根車８へと還流する。その際同時にポンプ軸受３５が潤滑される。流れ方向はポンプケーシング７の高圧ゾーンと軸スラスト除圧孔３６によって定義される羽根車８の領域における低圧ゾーンとの間の圧力勾配によって引き起こされる。
【００３０】
このようなモータポンプ組立体を設計するとき、冷却する移送流体用基本調整を相応する出力について達成するために、所定の動作条件について流れ路の寸法および数は確定される。同様に、軸列５によって駆動される付加的移送機構３７を第２流れ路の領域に設けることが可能である。この実施例では移送スクリューが示してあるが、相応する羽根車または別の公知の支援的移送機構３７とすることも同様に十分可能である。フライホイール室２４、２４．１内を循環する移送流体の冷却出力はこうして改善することができる。それとともに、フライホイール１２との流体摩擦によって液体中に発生される損失熱は物質輸送によってきわめて効率的に排出される。
【００３１】
ポンプ室からフライホイール室２４、２４．１へと内部冷却流を適切に案内することによって、フライホイール室内で、フライホイール１２の内部でも、温度レベルは動作中に均一な温度レベルが生じるように調節することができる。フライホイール１２内に均一な温度レベルを生じることは、フライホイール１２の外周面の熱交換出力と遠ポンプ側フライホイール正面１８の冷却作用とによって支援される。この熱交換出力を調節することで、温度レベルの均一性を守ることが可能となる。それとともに、フライホイール１２の内部で温度差に起因した材料応力が防止されるという決定的利点が得られる。
【００３２】
フライホイール室内の温度レベルが移送流体の温度レベルよりも高い動作状態の場合、この解決でもって熱をポンプの回路に戻すことさえできる。こうして損失熱の部分的回収が可能である。しかしいずれにしてもフライホイール室２４、２４．１内の温度は、フライホイール本体の強度に否定的に影響しない最大値に限定されている。
【００３３】
図４が示す図３の変更態様では、フライホイール１２の遠ポンプ側正面８の領域で低圧冷却部Ｃ‐Ｄが省かれただけである。その代わりにここでは高圧モータ冷却部Ｅが同時にフライホイール室２４内の温度レベルを調節するのにも使用される。このようなモータポンプ組立体の所定の動作条件に依存して、この解決でもフライホイール１２内に所要の均一な温度レベルが確保される。ポンプ側モータカバー２５によって形成されるフライホイール室２４の遠ポンプ側壁２９は、ここでは結合部３９を頼りに高圧モータ冷却部Ｅの作用を受ける。壁２５の領域に配置される軸封装置３８が流体の混合を減少させる。
【００３４】
図５の線図に示した第１曲線σAは、温度に依存したフライホイール本体の材料の特定強度特性を示す。例えば耐力の８０％であるこの強度特性は、材料破壊に対する十分な安全余裕を含む。
【００３５】
第２曲線ηgesにはモータポンプ組立体の全効率が温度にわたってプロットされている。この温度はフライホイール室内で支配的となることのある温度に一致する。両方の曲線の交点Ａは、機能するすべての冷却系におけるモータポンプ組立体の動作点に一致する。この交点Ａでは最適な動作温度Ｔoptが支配している。その際、フライホイール室内とフライホイール内に均一な温度レベルＴoptが生じる。
【００３６】
この動作点Ａは、外部冷却系の故障が予想された動作状態に対してさらに高い安全余裕Ｓを有する。故障事故と称することのできるような単数または複数の外部冷却系の故障状態が現れると、フライホイール室内部での内部液体摩擦のゆえに温度は最大に生じる温度ＴOに至るまで上昇する。
【００３７】
このような温度上昇の結果、移送流体の粘度は温度上昇の結果として低下し、それとともにフライホイール室内の損失出力が減少することになる。その結果、モータポンプ組立体の全効率ηgesが上昇する。しかし温度上昇の否定的作用は、フライホイール本体の材料強度が温度ＴOにおける低い値σLに低下することである。それとともに、１つの外部冷却部の故障時フライホイール室内で故障事故動作点Ｂは比較的高い温度レベルＴOに生じる。しかしこの動作点Ｂにおいてフライホイール本体の強度は、この例において残存する２０％の耐力余裕のゆえにいまなお保証されている。線図において故障事故動作点Ｂの右横にハッチングされた区画Ｃは許容外の動作範囲を表す。
【００３８】
それとともに、全効率ηgesの改善を意識的に省くことによって動作信頼性の著しい改善が達成される。１つの外部冷却機構が故障した場合でも、モータポンプ組立体の確実な動作がいまなお保証されている。その場合にも、フライホイール本体材料の許容外の応力状態に基づいてフライホイールの破壊が現れることを懸念する必要はない。その結果、これにより、支出を要するフライホイール保護機構を省くことができ、そのことから、このようなモータポンプ組立体の著しい費用低下と動作信頼性の高まりがもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】モータポンプ組立体の横断面図である。
【図２】フライホイール本体と重金属挿入物との斜視図である。
【図３】フライホイール室の拡大図である。
【図４】フライホイール室の拡大図である。
【図５】フライホイールの温度分布の線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2009503322.tif 000009
2009503322.tif 000010
2009503322.tif 000011