BR0210169B1 - unidade de compressor compreendedndo um compressor centrìfugo e um motor elétrico. - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "UNIDADE DECOMPRESSOR COMPREENDENDO UM COMPRESSOR CENTRÍFUGO E UM MOTOR ELÉTRICO".
A invenção refere-se a uma unidade de compressor, compreen-dendo um compressor centrífugo para comprimir um gás, tendo um rotorcom um ou mais impulsores de compressor, e um motor elétrico tendo umestator e um rotor para acionar o rotor do compressor, o compressor e omotor elétrico sendo acomodados em um alojamento comum impermiável aogás que é proporcionado com uma entrada de gás e uma saída de gás, e orotor do compressor e o rotor do motor elétrico sendo dispostos em um eixode rotor comum que é montado em mancais magnéticos.
Uma unidade de compressor desse tipo é conhecida, por exem-plo, do WO 94/29597 e EP-A 1 074 746.
Na unidade de compressor que é conhecida do WO-A 94/29597,um impulsor do compressor é disposto em ambos os lados do motor elétrico.O eixo do rotor é montado em dois mancais magnéticos radiais, que são,cada um, dispostos entre o motor elétrico e um impulsor do compressor, eum mancai magnético axial, que é da mesma forma disposto entre o motorelétrico e um dos impulsores do compressor.
Na unidade de compressor que é conhecida da EP-A 1 074 746,em particular Figura. 2, os impulsores do compressor são dispostos em umlado do motor elétrico. O eixo do rotor compreende duas partes que são co-nectadas entre si por meio de um acoplamento. O eixo do rotor é montadoem três mancais magnéticos radiais que são dispostos em ambas as extre-midades do eixo do rotor e entre o motor elétrico e o compressor centrífugo,e um mancai magnético axial, que é disposto entre o motor elétrico e o com-pressor centrífugo.
É um objetivo da invenção proporcionar uma unidade de com-pressor aperfeiçoada do tipo descrito no preâmbulo que pode ser de projetocompacto e na qual os mancais são prontamente acessíveis sem ser neces-sário remover o alojamento da unidade do compressor.
Esse objetivo é atingido pelo fato que o eixo do rotor compreen-de uma unidade única e é montado em dois mancais radiais magnéticos,cada um na adjacência de uma extremidade do eixo do rotor comum, e ummancai magnético axial que é disposto na adjacência de um dos mancaisradiais.
Modalidades preferidas da unidade de compressor de acordocom a invenção são definidas nas reivindicações dependentes.
A invenção será explicada em mais detalhes na descrição seguinte de uma série de modalidades da unidade de compressor de acordocom a invenção com referência ao desenho, no qual:
A Figura 1 representa diagramaticamente uma primeira modali-dade da unidade de compressor de acordo com a invenção e
A Figura 2 representa diagramaticamente uma segunda modali-dade da unidade de compressor de acordo com a invenção.
A unidade de compressor mostrada na Figura 1 compreende umcompressor centrífugo 1 para comprimir um gás, por exemplo gás de pro-cessamento, tendo um rotor 2 com um ou mais, nesse caso três, impulsoresde compressor 3, e um motor elétrico 4 com um estator 5 e um rotor 6 paraacionar o rotor 2 do compressor. O compressor 1 e o motor elétrico 4 sãoacomodados em um alojamento impermeável ao gás comum 7 que é pro-porcionado com uma entrada de gás 8 e uma saída de gás 9. O alojamento7 é dividido da maneira habitual e compreende uma pluralidade de partesque são fixamente conectadas entre si.
O rotor 2 do compressor 1 e o rotor 6 do motor elétrico 4 sãodispostos em um eixo comum do rotor 10 que compreende uma unidadeúnica. O eixo do rotor 10 é montado em dois mancais magnéticos radiais 11e 12 que são, cada um, dispostos na adjacência de uma extremidade 13 e14, respectivamente, do eixo do rotor 10, e um mancai magnético axial 15,que é disposto na adjacência do mancai radial 11.0 eixo do rotor 10 não ésuportado entre o motor elétrico 4 e o compressor centrífugo 1. Os mancaismagnéticos 11,12 e 15 geralmente serão mancais eletromagnéticos.
O projeto da unidade de compressor com o eixo do rotor quecompreende uma unidade única e os mancais dispostos somente na adja-cência das extremidades do eixo do rotor significa que a unidade do com-pressor pode ser de estrutura compacta e que os mancais são facilmenteacessíveis para manutenção sem o alojamento da unidade do compressorter que ser removido.
A unidade do compressor é preferivelmente disposta vertical-mente. Isso tem a vantagem que em particular os mancais radiais 11 e 12podem ser de projeto relativamente leve, desde que esses mancais mera-mente tenham que centralizar o eixo do rotor.
O mancai axial pode também ser de projeto relativamente levese é garantido que a força axial no eixo do rotor que é produzida pelos im-pulsores do compressor age contrária à força da gravidade.
A disposição vertical do eixo do rotor tem a vantagem adicionalque a unidade do compressor toma relativamente pouco espaço na direçãohorizontal.
Obviamente, é também possível que o eixo do rotor seja dis-posto horizontalmente. Entretanto, o projeto da unidade do compressor e,em particular, o projeto dos mancais tem que ser adaptado para essa dispo-sição.
Os impulsores do compressor 3 são vantajosamente uma parteintegral do eixo do rotor 10. Isso contrasta com os projetos tradicionais, nosquais os impulsores do compressor separados são montados no eixo, porexemplo pela contração térmica. Se os impulsores do compressor e o eixodo rotor são produzidos a partir de uma unidade única, peças separadas dematerial do impulsor, no qual uma parte do rotor-eixo já foi integrada (seg-mentos de impulsor-eixo), são soldadas uma na outra. Os segmentos deimpulsor-eixo que foram soldados um no outro formam o rotor do compres-sor básico, que tem que ser processado mais de modo a formar o rotor docompressor final.
De preferência, o rotor 6 do motor elétrico 4 é da mesma formauma parte integral do eixo do rotor.
A unidade do compressor é proporcionada com um sistema deresfriamento para resfriar os mancais magnéticos 11,12,15 e o motor elétrico4. Esse sistema de resfriamento compreende uma linha 16 que corre docompressor e ramifica em uma linha 17 que corre para o motor elétrico 4 elinhas 18 e 19 que correm para os mancais magnéticos 11,12,15. Um filtro20 é incorporado na linha 16 que corre do compressor. Para resfriar o motor elétrico 4 e os mancais magnéticos 11,12,15, gás comprimido é extraídopara fora em um estágio intermediário do compressor 1, é passado atravésda linha 16 e do filtro 20 e é alimentado em modo medido, através das linhas17,18 e 19, para o estator5 do motor elétrico 4 e, através das linhas 18 e 19,para os mancais magnéticos 11 e 15 e 12. O gás de esfriamento é coletado10 novamente dentro da unidade do compressor e é guiado para a seção deentrada do compressor.
A Figura 2 mostra uma modalidade ligeiramente alterada da uni-dade do compressor de acordo com a invenção. Essa modalidade difere damodalidade ilustrada na Fiura 1 em que o estator 5 do motor elétrico 4 temum sistema de resfriamento dedicado. Isso é para evitar que o estator 5 domotor elétrico seja afetado por quaisquer constituintes agressivos que pos-sam estar presentes no gás que é para ser comprimido.
O sistema de resfriamento para os mancais magnéticos 11,12,15é de outra forma idêntico ao sistema de resfriamento para os mancais mag-néticos 11,12,15 da modalidade mostrada na Figura 1.
O estator 5 do motor elétrico 4 é incorporado em uma câmara doestator 21, que é separada do restante do interior da unidade do compressore é delimitada por essa seção da parede do alojamento 7 da unidade docompressor que circunda o estator 5 e uma divisão 22, que é contígua aessa seção de parede e se estende na direção radial em ambos os lados doestator 5 e também entre o estator 5 e o rotor 6 do motor elétrico 4. Essadivisão 22 é também conhecida como uma almotolia. A câmara do estator 21é proporcionada com uma alimentação 23 e uma descarga 24 para umagente de resfriamento separado que é circulado em um circuito de resfria-mento 26 por uma bomba 25. Um trocador de calor 27 é incorporado no cir-cuito de resfriamento 26.
A divisão (almotolia) 22 pode ser projetada de duas maneiras.A divisão 22 pode ser projetada em uma tal maneira que a pare-de da câmara do estator 21 é capaz de suportar a pressão de projeto docompressor.
Em uma outra modalidade da divisão 22, pelo menos essa se-ção da divisão 22 que se estende entre o estator 5 e o rotor 6 do motor elé-trico 4 é de projeto de parede fina. A câmara do estator é incorporada nocircuito de resfriamento fechado, que é completamente enchido com um lí-quido de resfriamento, em uma tal maneira que o sistema de resfriamento doestator 5 do motor elétrico 4 como um todo é capaz de suportar a pressão deprojeto da unidade do compressor. Esse princípio de projeto é baseado emuma combinação de um ajuste de forma da divisão com parede fina 22 e afraca compressibilidade do meio de resfriamento.
A vantagem da última modalidade, na qual a divisão 22 é deprojeto de parede fina na área entre o estator 5 e o rotor 6, é que uma maiorprodução por área unitária do motor pode ser atingida, com perdas reduzi-das por corrente parasita.
Claims (12)
1. Unidade de compressor, compreendendo um compressorcentrífugo para comprimir um gás, tendo um rotor com um ou mais impulso-res de compressor, e um motor elétrico tendo um estator e um rotor paraacionar o rotor do compressor, o compressor e o motor elétrico sendo aco-modados em um alojamento impermeável ao gás comum que é proporcio-nado com uma entrada de gás e uma saída de gás, e o rotor do compressore o rotor do motor elétrico sendo dispostos em um eixo comum do rotor queé montado em mancais magnéticos, caracterizada pelo fato de que o eixo dorotor compreende uma unidade única e é montado em dois mancais radiaismagnéticos, cada um na adjacência de uma extremidade do eixo comum dorotor, e um mancai magnético axial que é disposto na adjacência de um dosmancais radiais.
2. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 1, naqual o eixo do rotor é disposto verticalmente.
3. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, na qual o impulsor do compressor ou impulsores são uma parte integraldo eixo do rotor.
4. Unidade de compressor, de acordo com uma das reivindica-ções 1-3, na qual a unidade do compressor é proporcionada com um siste-ma de resfriamento para resfriar os mancais magnéticos e o motor elétrico.
5. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 4, naqual a unidade do compressor é proporcionada com linhas que correm docompressor para os mancais magnéticos com a finalidade de transportar ogás do compressor para os mancais magnéticos com a finalidade de resfriaresses mancais.
6. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, na qual a unidade do compressor é proporcionada com uma linha que cor-re do compressor para o motor elétrico com a finalidade de transportar o gásdo compressor para o motor elétrico de modo a resfriar o motor elétrico.
7. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, na qual um filtro é incorporado na linha ou linhas que correm do compres-sor para os mancais magnéticos e/ou o motor elétrico.
8. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 4 ou-5, na qual o estator do motor elétrico é proporcionado com um sistema deresfriamento dedicado para resfriar o estator por meio de um meio de resfri-amento separado.
9. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 8, naqual o estator do motor elétrico é acomodado em uma câmara do estatorque é separada do restante do interior da unidade do compressor e é deli-mitada por essa seção da parede do alojamento da unidade do compressorque circunda o estator e uma divisão que está contígua a essa seção de pa-rede e estende-se na direção radial em ambos os lados do estator e tambémentre o estator e o rotor do motor elétrico.
10. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 9, naqual a câmara do estator é proporcionada com conexões para suprir e des-carregar o meio de resfriamento separado.
11. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 9 ou-10, na qual a parede da câmara do estator é projetada de uma tal maneiraque ela é capaz de suportar a pressão de projeto da unidade do compressor.
12. Unidade de compressor, de acordo com a reivindicação 9 ou-10, na qual pelo menos essa seção da divisão da câmara do estator que seestende entre o estator e o rotor do motor elétrico é de projeto de paredefina, a câmara do estator é incorporada em um circuito de resfriamento fe-chado que é completamente enchido com um líquido de resfriamento, e osistema de resfriamento do estator do motor elétrico como um todo é capazde suportar a pressão de projeto da unidade do compressor.
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