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Diese Anmeldung beansprucht Priorität aus der am 30. Januar 2012 eingereichten vorläufigen U.S. Anmeldung mit der Seriennummer 61/592,191, auf welche hierin verwiesen wird, um sie hier in ihrer Gesamtheit einzubeziehen.
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ERKLÄRUNG BEZÜGLICH ÖFFENTLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG & ENTWICKLUNG
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Einer oder mehrere Aspekte der hierin beschriebenen Erfindung wurden unter dem Cooperative Agreement DE-EE0002752 für das U.S. Department of Energy unter dem Titel "High Temperature – High-Volume Lifting for Enhanced Geothermal Systems" entwickelt. Somit hat die Regierung bestimmte Rechte an dieser Erfindung.
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HINTERGRUND
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In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine fortschrittliche Motortechnologie bereit, welche insbesondere für Bohrungsfluid-Hebesysteme geeignet ist. Eine größere Herausforderung besteht in der Bereitstellung von Bohrungsfluid-Hebesystemen, welche dem extremen Druck und der Temperatur von Wärmeenergie-Gewinnungsbohrungen widerstehen können, während sie gleichzeitig eine ausreichende Lebensdauer bereitstellen, um den Anforderungen der Industrie für fortschrittliche geothermische Systeme (EGS) für die kommenden Jahre zu genügen. Derzeit gibt es nur wenige, wenn überhaupt realisierbare Bohrungsfluid-Hebesysteme, die für einen längeren Betrieb in den Arten von geothermischen Bohrungen geeignet sind, die für die Bereitstellung signifikanter Mengen geothermischer Energie zur menschlichen Nutzung benötigt werden.
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KURZBESCHREIBUNG
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In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse und einem Hohlrotor bereit, der zur Rotation in einem und angetrieben durch einen in dem Motorgehäuse enthaltenen Stator eingerichtet ist; wobei das Motorgehäuse durch eine größte Querschnittsfläche des Motorgehäuses gekennzeichnet ist, und wobei der Hohlrotor einen Durchflusskanal definiert, der durch eine kleinste Querschnittsfläche des Strömungskanals gekennzeichnet ist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals wenigstens 25 % der größten Querschnittsfläche des Motorgehäuses ist, und wobei der Hohlrotor einen einen Fluideinlass definierenden ersten Stirnabschnitt und einen einen Fluidauslass definierenden zweiten Stirnabschnitt hat; wobei der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass dafür eingerichtet sind, einen Durchtritt eines Fluids von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass über den Durchflusskanal zu ermöglichen.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine elektrische Fluidpumpe bereit, mit: (a) einem Elektromotor, mit: (i) einem Motorgehäuse; und (ii) einem Hohlrotor, der zur Rotation in einem und angetrieben durch einen in dem Motorgehäuse enthaltenen Stator eingerichtet ist; wobei das Motorgehäuse durch eine größte Querschnittsfläche des Motorgehäuses gekennzeichnet ist, und wobei der Hohlrotor einen Durchflusskanal definiert, der durch eine kleinste Querschnittsfläche des Strömungskanals gekennzeichnet ist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals wenigstens 25 % der größten Querschnittsfläche des Motorgehäuses ist, und wobei der Hohlrotor einen einen Fluideinlass definierenden ersten Stirnabschnitt und einen einen Fluidauslass definierenden zweiten Stirnabschnitt hat; wobei der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass dafür eingerichtet sind, einen Durchtritt eines Fluids von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass über den Durchflusskanal zu ermöglichen; (b) einen Übergangsabschnitt, der dafür eingerichtet ist, den Hohlrotor mit einer Antriebswelle einer durch den Motor anzutreibenden Pumpvorrichtung zu verbinden; (c) eine oder mehrere Einlassöffnungen, die durch die Übergangskupplung, den ersten Stirnabschnitt, oder sowohl durch die Übergangskupplung als auch den Stirnabschnitt definiert sind; wobei die Einlassöffnungen mit dem Durchflusskanal des Hohlrotors in Verbindung stehen; und (d) eine Pumpvorrichtung mit einem Fluideinlass und einem oder mehreren an einer von dem Elektromotor angetriebenen Antriebswelle befestigten Flügelrädern.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie bereit, mit: (a) einem Generator, mit: (i) einem Generatorgehäuse; und (ii) einem Hohlmagnetrotor, der zur Rotation in einem in dem Generatorgehäuse enthaltenen Stator eingerichtet ist; wobei das Generatorgehäuse durch eine größte Querschnittsfläche des Generatorgehäuses gekennzeichnet ist, und wobei der Hohlmagnetrotor einen Durchflusskanal definiert, der durch eine kleinste Querschnittsfläche des Strömungskanals gekennzeichnet ist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals wenigstens 25 % der größten Querschnittsfläche des Generatorgehäuses ist, und wobei der Hohlmagnetrotor einen einen Fluideinlass definierenden ersten Stirnabschnitt und einen einen Fluidauslass definierenden zweiten Stirnabschnitt hat; wobei der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass dafür eingerichtet sind, einen Durchtritt eines Fluids von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass über den Durchflusskanal zu ermöglichen; (b) einen Übergangsabschnitt, der dafür eingerichtet ist, den Hohlmagnetrotor mit einer Antriebswelle einer Turbinenvorrichtung zu verbinden, die dafür eingerichtet ist, den Hohlmagnetrotor anzutreiben; und (c) eine oder mehrere Einlassöffnungen, die durch die Übergangskupplung, den ersten Stirnabschnitt, oder sowohl durch die Übergangskupplung als auch den Stirnabschnitt definiert sind; wobei die Einlassöffnungen mit dem Durchflusskanal des Hohlmagnetrotors in Verbindung stehen; wobei die Turbinenvorrichtung ein oder mehrere an der Antriebswelle befestigte Flügelräder aufweist.
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In noch einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine elektrische Fluidpumpe bereit, welche eine elektrische Tauchpumpe (ESP) ist, die für einen Betrieb in einer Bohrung optimiert ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN
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Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen bezeichnen, in welchen:
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1 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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10 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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11 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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12 eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Wie erwähnt, stellt die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse und einem Hohlrotor bereit, der zur Rotation in einem und angetrieben durch einen in dem Motorgehäuse enthaltenen Stator eingerichtet ist; wobei das Motorgehäuse durch eine größte Querschnittsfläche des Motorgehäuses gekennzeichnet ist, und wobei der Hohlrotor einen Durchflusskanal definiert, der durch eine kleinste Querschnittsfläche des Strömungskanals gekennzeichnet ist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals wenigstens 25 % der größten Querschnittsfläche des Motorgehäuses ist, und wobei der Hohlrotor einen einen Fluideinlass definierenden ersten Stirnabschnitt und einen einen Fluidauslass definierenden zweiten Stirnabschnitt hat; wobei der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass dafür eingerichtet sind, einen Durchtritt eines Fluids von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass über den Durchflusskanal zu ermöglichen.
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Eine Vielfalt von Motortopologien kann verwendet werden, einschließlich der Topologien von oberflächenmontierten Permanentmagneten, internen Permanentmagneten, Induktion, Feldwicklung, synchroner Reluktanz und geschalteter Reluktanz. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist der Motor der Typ mit oberflächenmontiertem Permanentmagnet.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen ist der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Elektromotor durch eine kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals von 25 % bis ca. 75 % der größten Querschnittsfläche des Motorgehäuses gekennzeichnet.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen ist der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Elektromotor durch eine kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals von 30 % bis ca. 55 % der größten Querschnittsfläche des Motorgehäuses gekennzeichnet.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Elektromotor einen Übergangsabschnitt (hierin manchmal als Übergangskupplung bezeichnet) auf, der dafür eingerichtet ist, den Hohlrotor mit einer Antriebswelle einer von dem Motor anzutreibenden Vorrichtung zu verbinden; und eine oder mehrere Einlassöffnungen, die durch die Übergangskupplung, den ersten Stirnabschnitt, oder sowohl durch die Übergangskupplung als auch den Stirnabschnitt definiert sind; wobei die Einlassöffnungen mit dem Durchflusskanal des Hohlrotors in Verbindung stehen. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist der Übergangsabschnitt eine Kupplung, welche in einem Stück oder getrennt entweder von dem Hohlrotor oder der Antriebswelle der Vorrichtung ausgebildet sein kann.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen definiert die Übergangskupplung eine oder mehrere Einlassöffnungen. In einer weiteren Ausführungsform definiert der erste Stirnabschnitt eine oder mehrere Einlassöffnungen. In noch einer weiteren Ausführungsform definieren sowohl die Übergangskupplung als auch der erste Stirnabschnitt jeweils wenigstens eine Einlassöffnung. In noch einer weiteren Ausführungsform definiert nur die Übergangskupplung eine oder mehrere Einlassöffnungen.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist der Elektromotor ferner ein dielektrisches Fluid auf, das hierin manchmal als ein dielektrisches Kühlfluid bezeichnet wird. In einer oder mehreren Ausführungsformen trennt ein mit dielektrischem Fluid gefüllter Spalt eine Außenoberfläche des Hohlrotors von dem Stator. Geeignete dielektrische Kühlfluide umfassen Silikonöle, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Biphenyl, Diphenylether, fluorierte Polyether, Silikatesterfluide, Perfluorcarbone, Alkane und Polyalphaolefine.
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In einer weiteren Ausführungsform trennt ein mit Gasfluid gefüllter Spalt eine Außenoberfläche des Hohlrotors von dem Stator. In einer Ausführungsform kann das Gas in dem Spalt Luft sein. In einer weiteren Ausführungsform kann das Gas in dem Spalt ein relativ inertes Gas, wie z.B. Helium oder Argon, sein. In einer Ausführungsform ist das Gas in dem Spalt Stickstoff.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Motor einen eingekapselten Stator auf, wie z.B. die in dem
U.S. Patent 7 847 454 , der U.S. Teilanmeldung 12/904523 und der U.S. Patentanmeldungen 12/915604 und 12/940525 beschriebenen, welche hierin durch Querverweis in ihrer Gesamtheit beinhaltet sind.
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Wie erwähnt stellt die vorliegende Erfindung in einer weiteren Ausführungsform eine elektrische Fluidpumpe bereit, mit: (a) einem Elektromotor, mit: (i) einem Motorgehäuse; und (ii) einem Hohlrotor, der zur Rotation in einem und angetrieben durch einen in dem Motorgehäuse enthaltenen Stator eingerichtet ist; wobei das Motorgehäuse durch eine größte Querschnittsfläche des Motorgehäuses gekennzeichnet ist, und wobei der Hohlrotor einen Durchflusskanal definiert, der durch eine kleinste Querschnittsfläche des Strömungskanals gekennzeichnet ist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals wenigstens 25 % der größten Querschnittsfläche des Motorgehäuses ist, und wobei der Hohlrotor einen einen Fluideinlass definierenden ersten Stirnabschnitt und einen einen Fluidauslass definierenden zweiten Stirnabschnitt hat; wobei der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass dafür eingerichtet sind, einen Durchtritt eines Fluids von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass über den Durchflusskanal zu ermöglichen; (b) einen Übergangsabschnitt, der dafür eingerichtet ist, den Hohlrotor mit einer Antriebswelle einer durch den Motor anzutreibenden Pumpvorrichtung zu verbinden; (c) eine oder mehrere Einlassöffnungen, die durch die Übergangskupplung, den ersten Stirnabschnitt, oder sowohl durch die Übergangskupplung als auch den Stirnabschnitt definiert sind; wobei die Einlassöffnungen mit dem Durchflusskanal des Hohlrotors in Verbindung stehen; und (d) eine Pumpvorrichtung mit einem Fluideinlass und einem oder mehreren an einer von dem Elektromotor angetriebenen Antriebswelle befestigten Flügelrädern.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte elektrische Fluidpumpe einen ersten Satz von Flügelrädern auf, die auf einer ersten Antriebswelle montiert sind, und einen zweiten Satz von Flügelrädern, die auf einer zweiten Antriebswelle montiert sind, wobei die erste und die zweite Antriebswelle für einen Antrieb durch den Hohlrotor eingerichtet sind, und wobei die erste und die zweite Welle für eine Drehung in entgegengesetzte Richtungen eingerichtet sind.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte elektrische Fluidpumpe ein (auch als Pumpengehäuse bezeichnetes) Pumpvorrichtungsgehäuse auf, das einen Fluideinlass definiert und einen Pumpenabschnitt mit einem oder mehreren Flügelrädern aufweist, die an einer von dem Elektromotor angetriebenen Antriebswelle befestigt sind. In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die elektrische Fluidpumpe stationäre Diffusoren auf, die auf einer Innenoberfläche des Pumpvorrichtungsgehäuses befestigt sind.
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In noch einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie bereit, mit: (a) einem Generator, mit: (i) einem Generatorgehäuse; und (ii) einem Hohlmagnetrotor, der zur Rotation in einem in dem Generatorgehäuse enthaltenen Stator eingerichtet ist; wobei das Generatorgehäuse durch eine größte Querschnittsfläche des Generatorgehäuses gekennzeichnet ist, und wobei der Hohlmagnetrotor einen Durchflusskanal definiert, der durch eine kleinste Querschnittsfläche des Strömungskanals gekennzeichnet ist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals wenigstens 25 % der größten Querschnittsfläche des Generatorgehäuses ist, und wobei der Hohlmagnetrotor einen einen Fluideinlass definierenden ersten Stirnabschnitt und einen einen Fluidauslass definierenden zweiten Stirnabschnitt hat; wobei der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass dafür eingerichtet sind, einen Durchtritt eines Fluids von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass über den Durchflusskanal zu ermöglichen; (b) einen Übergangsabschnitt, der dafür eingerichtet ist, den Hohlmagnetrotor mit einer Antriebswelle einer Turbinenvorrichtung zu verbinden, die dafür eingerichtet ist, den Hohlmagnetrotor anzutreiben; und (c) eine oder mehrere Einlassöffnungen, die durch die Übergangskupplung, den ersten Stirnabschnitt, oder sowohl durch die Übergangskupplung als auch den Stirnabschnitt definiert sind; wobei die Einlassöffnungen mit dem Durchflusskanal des Hohlmagnetrotors in Verbindung stehen; wobei die Turbinenvorrichtung ein oder mehrere an der Antriebswelle befestigte Flügelräder aufweist.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie ein Turbinenvorrichtungsgehäuse auf, das einen oder mehrere Fluidauslässe definiert. In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie ein Turbinenvorrichtungsgehäuse auf, das einen oder mehrere Fluideinlässe definiert.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Maschine ferner ein unter Druck stehendes dielektrisches Fluid in einem die Außenoberfläche des Hohlrotors von dem Stator trennenden Spalt auf.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Maschine einen gekapselten Stator auf.
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1 stellt einen von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Elektromotor 100 mit großem Durchmesser dar, wobei der Motor ein Motorgehäuse 10 und einen in dem Motor angeordneten Hohlrotor 20 aufweist. Der Hohlrotor 20 ist für eine Rotation in dem und angetrieben von dem Stator 30 eingerichtet, welcher in dem Motorgehäuse enthalten ist. Ein Spalt 14 trennt die Außenoberfläche des Hohlrotors von dem Stator. Der Spalt 14 wird hierin manchmal als ein Luftspalt bezeichnet, kann aber in einer oder mehreren Ausführungsformen mit einem dielektrischen Kühlfluid oder einem anderen Fluid gefüllt sein. Der Hohlrotor 20 definiert einen durch die kleinste Querschnittsfläche 22 gekennzeichneten Durchflusskanal 25. Ebenso ist das Motorgehäuse 10 durch eine größte Querschnittsfläche 12 gekennzeichnet. In einer oder mehreren Ausführungsformen haben sowohl der Durchflusskanal 25 als auch das Motorgehäuse 10 eine zylindrische Form und sind nur durch eine Durchflusskanalquerschnittsfläche und nur eine Motorgehäusequerschnittsfläche gekennzeichnet. Unter derartigen Umständen ist die Querschnittsfläche des Durchflusskanals 25 wenigstens 25 % der Querschnittsfläche des Motorgehäuses 10. In der dargestellten Ausführungsform hat der Hohlrotor 20 einen ersten Stirnabschnitt 24, der einen Fluideinlass 27 definiert. Der Hohlrotor 20 definiert ferner einen zweiten Stirnabschnitt 26, der einen Fluidauslass 29 definiert. Der Fluideinlass 27, der Durchflusskanal 25 und der Fluidauslass 29 stehen dergestalt in Fluidverbindung, dass ein Fluid, wie z.B. eine in den Hohlrotor über den Fluideinlass eintretende Flüssigkeit durch den Durchflusskanal hindurchtreten und den Fluidauslass verlassen kann.
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2 veranschaulicht einen durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Elektromotor 100 mit großem Durchmesser, wobei der Motor eine (manchmal hierin als Übergangsabschnitt bezeichnete) Übergangskupplung 40 aufweist, die dafür eingerichtet ist, den Hohlrotor 20 mit einer Antriebswelle 50 einer (nicht dargestellten) von dem Motor angetriebenen Vorrichtung zu verbinden. In der dargestellten Ausführungsform lassen die Einlassöffnungen 60 ein Fluid in den Durchflusskanal 25 gemäß Andeutung durch die Durchflussrichtungspfeile 70 eintreten. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Übergangskupplung 40 von dem Hohlrotor und der Antriebswelle 50 getrennt und stellt eine Verbindung zu jedem beispielsweise durch Reibverbindungen, Schrumpfverbindungen, Gewinde oder eine Kombination davon her. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Übergangskupplung in einem Stück mit dem Hohlrotor ausgebildet und stellt eine Verbindung zur Antriebswelle 50 her. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Übergangskupplung in einem Stück mit der Antriebswelle der durch den Motor anzutreibenden Vorrichtung verbunden und stellt eine Verbindung zu dem Hohlrotor her. In einer oder mehreren Ausführungsformen sind die Einlassöffnungen 60 durch einen oder mehrere Querschnittsflächen gekennzeichnet, und eine Summe dieser Querschnittsflächen der Einlassöffnungen ist im Wesentlichen gleich oder größer als die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals 25.
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3 stellt einen durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Motor 100 mit großem Durchmesser dar. In der dargestellten Ausführungsform ist der Motor mit einer Antriebswelle 50 einer Pumpe verbunden, die dafür eingerichtet ist, Fluid in und durch den Durchflusskanal 25 zu pumpen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann ein Fluid durch eine Reihe von (nicht dargestellten) Flügelrädern axial entlang der Antriebswelle 50 zu und durch die Einlassöffnungen 60 gepumpt werden. Dichtungen 80 verhindern, dass dieses Fluid in den Motor eintritt und mit den motorinternen Komponenten wie z.B. dem Stator in Kontakt kommt. In einer oder in mehreren Ausführungsformen ist der Motor mit einem unter Druck stehenden dielektrischen Fluid gefüllt, welches sich auf einem höheren Druck als die Umgebungsaußenseite des Motors befindet. In einer oder in mehreren Ausführungsformen tritt das unter Druck stehende Fluid aus dem Motorinnenraum als ein Mittel zur Verhinderung des Eindringens von Arbeitsfluid in den Innenraum des Motors aus. Die Dichtungen 80 sind typischerweise der Gleitringdichtungstyp. In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die Dichtung 80 eine oder mehrere in dem Motorgehäuse fixierte stationäre Dichtungen und eine an dem Hohlrotor befestigte bewegliche Dichtung auf, wobei die stationäre Dichtungskomponente und die sich bewegende Dichtungskomponente einen Austrittspfad definieren, durch welchen ein unter Druck stehendes dielektrisches Fluid strömen kann. In der dargestellten Ausführungsform ist die Übergangskupplung 40 als Bestandteil der Antriebswelle 50 und als die Einlassöffnungen 60 definierend dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform definiert die Übergangskupplung 40 die Einlassöffnungen 60, und der erste Stirnabschnitt (1) des Hohlrotors hat keine Einlassöffnungen.
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4 stellt einen durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Motor 100 mit großem Durchmesser dar. In der dargestellten Ausführungsform ist die Übergangskupplung 40 als Bestandteil des Hohlrotors 20 dargestellt. Es sei angemerkt, dass die Übergangskupplung 40 in dieser oder jeder anderen Ausführungsform bei der Ermittlung der kleinsten Querschnittsfläche des Durchflusskanals nicht berücksichtigt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist der Motor dafür eingerichtet, die Welle 50 eines (nicht dargestellten) Pumpenabschnittes anzutreiben, welcher auf ein (nicht dargestelltes) Arbeitsfluid einwirkt und dieses axial entlang der Antriebswelle 50 gemäß Anzeige durch Richtungspfeile 70 bewegt. Das Arbeitsfluid tritt über Einlassöffnungen 60 in den Durchflusskanal 25 ein. In der dargestellten Ausführungsform definiert der erste Stirnabschnitt (1) des Hohlrotors 20 die Einlassöffnungen 60 und der Übergangskupplung 40 hat keine Einlassöffnungen.
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5 veranschaulicht eine elektrische Fluidpumpe gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die elektrische Fluidpumpe weist einen Elektromotor 100 mit großem Durchmesser auf, der zum Antreiben einer Pumpe 200 eingerichtet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist nur ein Teil der Pumpe 200 sichtbar. Die Pumpe 200 weist ein Pumpengehäuse 210 und Flügelrad 257 auf, die an der Antriebswelle 50 befestigt sind, welche mit dem Hohlrotor 20 des Elektromotors 100 mit großem Durchmesser über die Übergangskupplung 40 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Übergangskupplung 40 eine unabhängige Komponente (d.h., weder Bestandteil der Antriebswelle 50 oder des Hohlrotors 20), die sowohl eine Verbindung zur Antriebswelle 50 als auch zum Hohlrotor 20 herstellt. Die Übergangskupplung 40 definiert Einlassöffnungen 60 und durch den Hohlrotor 20 hindurch sind keine Einlassöffnungen definiert. Der Elektromotor 100 weist ein Motorgehäuse 10 auf, welches in der dargestellten Ausführungsform mit dem Pumpengehäuse 210 auf dem Fluideinlassende des Hohlrotors verbunden ist und mit einer Leitung 90 auf dem Auslassende des Hohlrotors verbunden ist. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Leitung 90 dafür eingerichtet, das von der Pumpe 200 durch den Durchflusskanal 25 des Hohlrotors 20 gemäß Anzeige durch die Fluidrichtungspfeile 70 geförderte Fluid aufzunehmen.
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6 veranschaulicht eine elektrische Fluidpumpe gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die elektrische Fluidpumpe weist einen Elektromotor 100 mit großem Durchmesser auf, der zum Antreiben einer Pumpe 200 eingerichtet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist nur ein Teil des Motors 100 sichtbar. Die Pumpe 200 weist auch stationäre Diffusoren 253 und Drucklager 252 auf. Die Drucklager 252, hierin manchmal auch als Druckscheiben bezeichnet, sind zwischen den stationären Diffusoren und den rotierenden Flügelrädern angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist die Antriebswelle durch das Radiallager 251 gelagert dargestellt, welches in einer vergrößerten Draufsicht in 6a dargestellt ist, in welcher das Radiallager 251 durch Unterstützungsstreben 215 unterstützt wird. Obwohl nur ein einziges radiales Unterstützungslager in 6 gezeigt ist, sind typischerweise mehrere radiale Lager in den Elektromotoren mit großem Durchmesser, elektrischen Fluidpumpen und Maschinen zur Erzeugung von elektrischer Energie, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, enthalten.
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7 stellt eine Übergangskupplung 40 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. In der dargestellten Ausführungsform ist das Übergangsstück eine einzelne unabhängige Komponente, die für eine Verbindung über eine erste Kupplung 41 mit einer ersten Antriebswelle 50 eingerichtet ist und für eine Verbindung über eine zweite Kupplung 42 mit einem Hohlrotor 20 eingerichtet ist. Die Übergangskupplung 40 definiert mehrere Einlassöffnungen 60. In der dargestellten Ausführungsform kann die Übergangskupplung 40 sowohl mit der Antriebswelle 50 als auch dem Hohlrotor 20 beispielsweise über Reibverbindungen, Schrumpfsitzverbindungen oder eine Kombination davon verbunden sein.
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8 veranschaulicht einen Übergangsabschnitt 40, welcher Bestandteil eines Hohlrotors 20 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist und einen Teil davon bildet. Der Übergangsabschnitt 40 enthält eine erste Kupplung, die zur Verbindung mit der Antriebswelle einer Vorrichtung eingerichtet ist, die für einen Antrieb durch einen Hohlrotor 20 eingerichtet ist. Obwohl sowohl die erste Kupplung 41 als auch die Einlassöffnungen 60 in einem Stück mit dem Hohlrotor 20 ausgebildet sind und einen Teil davon bilden, wird der Übergangsabschnitt 40 bei der Berechnung der kleinsten Querschnittsfläche 22 des Durchflusskanals 25 nicht berücksichtigt.
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9 stellt eine Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie gemäß einer oder mehreren von den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. In der dargestellten Ausführungsform weist die Maschine einen Generator 900 mit einem Generatorgehäuse 910 und einem Hohlmagnetrotor 920 auf, der zur Rotation in einem in dem Generatorgehäuse enthaltenen Stator 30 eingerichtet ist. Das Generatorgehäuse 910 ist durch eine größte Querschnittsfläche gekennzeichnet. Der Hohlmagnetrotor definiert einen Durchflusskanal 25, der über die Länge des Hohlmagnetrotors verläuft und durch die kleinste Querschnittsfläche gekennzeichnet ist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals wenigstens 25 % der größten Querschnittsfläche des Generatorgehäuses ist. Der Hohlmagnetrotor hat einen ersten Stirnabschnitt 24, der einen Fluidauslass 29 definiert und einen zweiten Stirnabschnitt 26, der einen Fluideinlass 27 definiert. Der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass stehen so in Fluidverbindung, dass ein in den Durchflusskanal 25 über den Fluideinlass 27 eintretendes Fluid den Durchflusskanal 25 passieren und den Hohlmagnetrotor über den Fluidauslass 29 verlassen kann. Der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass sind sozusagen dafür eingerichtet, einen Durchtritt eines Fluids aus dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass über den Durchflusskanal zu ermöglichen. Die Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie weist einen Übergangsabschnitt 40 auf, der dafür eingerichtet ist, den Hohlmagnetrotor mit einer Antriebswelle einer Turbinenvorrichtung zu verbinden, die dafür eingerichtet ist, den Hohlmagnetrotor anzutreiben. In der dargestellten Ausführungsform ist der Übergangsabschnitt 40 als Auslassöffnungen 960 definierend dargestellt, die dafür eingerichtet sind, einen Durchtritt von Fluid aus dem Durchflusskanal und dem Fluidauslass des Hohlmagnetrotors zu ermöglichen. Der Übergangsabschnitt 40 ist mit der Antriebswelle 50 der (manchmal als Turbinenvorrichtung bezeichneten) Turbine 1000 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform weist die Turbine 100 Turbinenschaufeln 957 und das Turbinengehäuse 1010 auf.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen erzeugt die in 9 dargestellte Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie während des Betriebs Elektrizität wie folgt. Ein unter Druck strömendes Fluid tritt in den Hohlmagnetrotor über den Fluideinlass 27 ein und strömt, wie durch die Richtungspfeile 70 dargestellt, durch den Durchflusskanal 25. Das Fluid geht in den Übergangsabschnitt über und tritt in den durch das Generatorgehäuse 910 und das Turbinengehäuse 1010 definierten Hohlraum ein. Das unter Druck strömende Fluid trifft auf die Turbinenschaufeln 957 während seines Durchtrittes durch die Turbine. Energie aus dem Fluid wird auf die Turbinenschaufeln übertragen, was eine Drehung der Schaufeln und der Antriebswelle 50 bewirkt. Die Drehung der Antriebswelle 50 bewirkt wiederum eine Drehung des Hohlmagnetrotors 920 in unmittelbarer Nähe zu dem Stator 30 und die Erzeugung von elektrischer Energie dadurch. Das Fluid tritt dann nach der Übertragung eines Teils seiner enthaltenen Energie auf die Turbine aus der Turbine 1000 über den Turbinenfluidauslass 1027 aus.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen definiert das Turbinengehäuse einen oder mehrere Fluideinlässe 1028. Diese können nützlich sein, wenn die Maschine zur Erzeugung von elektrischer Energie in einem beengten Raum, wie z.B. einem Rohr oder einer Bohrung oder einer anderen Leitung betrieben wird, wobei zugelassen wird, dass ein Teil des unter Druck strömenden Fluids entlang der Außenoberfläche des Generatorgehäuses 910 strömt. Beispielsweise kann ein unter Druck strömendes Fluid auf das Ende des Fluideinlasses 27 der Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie, die in einer Leitung angeordnet ist, so auftreffen, dass ein Spalt zwischen der Außenoberfläche des Generatorgehäuses und der Innenwand der Leitung vorliegt. Ein erster Teil des unter Druck strömenden Fluids tritt in den Durchflusskanal 25 ein, während ein zweiter Teil des Fluids entlang der Außenoberfläche des Generatorgehäuses vorbeiströmt. Der zweite Teil trifft dann auf die Außenoberfläche des Turbinengehäuses auf, welches die Fluideinlässe 1028 definiert. Ein Teil oder der gesamte zweite Teil des Fluids tritt in die Turbine ein und berührt die Turbinenschaufeln und ein Teil der in dem zweiten Abschnitt des Fluids enthaltenen Energie wird auf die Turbine übertragen. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist das Turbinengehäuse dafür eingerichtet, teilweise oder vollständig den Fluiddurchlass zwischen der Außenoberfläche des Turbinengehäuses und der Innenwand der Leitung zu verschließen.
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Der Fachmann wird die enge Beziehung zwischen einer oder mehreren Ausführungsformen der von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie und einer oder mehreren Ausführungsformen der von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten elektrischen Fluidpumpe erkennen. Somit kann eine einfache Umkehrung der Richtung der Fluidströmung und des elektrischen Stromflusses eine stromverbrauchende elektrische Fluidpumpe in eine elektrische Energie erzeugende Maschine umwandeln. Im Kontext einer geothermischen Produktionsbohrung kann beispielsweise eine von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte und in der geothermischen Produktionsbohrung angeordnete elektrische Fluidpumpe heißes Wasser aus einem geothermischen Feld an eine Wärmeenergieextraktionsanlage an der Oberfläche pumpen.
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10 veranschaulicht eine elektrische Fluidpumpe 300 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Pumpe weist einen (nicht dargestellten) von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Elektromotor mit Hohlrotor und einen Pumpenabschnitt 200 mit einem ersten Satz von Flügelrädern 257 auf, die auf einer ersten Antriebswelle 50 befestigt sind, die für eine Drehung in der Richtung 51 eingerichtet ist, und einen zweiten Satz von Flügelrädern 258, die auf einer zweiten Antriebswelle 52 befestigt sind, die zur Drehung in der Richtung 53 eingerichtet ist, wobei die erste und die zweite Welle für einen Antrieb durch den Hohlrotor eingerichtet sind, wobei die erste und die zweite Antriebswelle zur Drehung in entgegengesetzte Richtungen über ein Planetengetriebe 54 eingerichtet sind.
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11 stellt eine Dichtung 80 in einem Elektromotor mit Hohlrotor gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die Figur stellt einen Abschnitt des Hohlmagnetrotors 1120 mit einer Rotorwelle 1105 dar, die einen Durchflusskanal 25 definiert. Permanentmagnete 1110 sind an der Außenoberfläche der Rotorwelle 1105 durch einen Magnethaltering 1115 angebracht. In der dargestellten Ausführungsform enthält der Motor unter Druck stehendes dielektrisches Fluid 21 in Kontakt mit dem Stator 30 und den Spalt 14 zwischen der Außenoberfläche des Hohlmagnetrotors 1120 und des Stators 30 ausfüllend. Die Dichtung 80 verhindert den Eintritt von (nicht dargestelltem) Arbeitsfluid in die Innenteile des Motors 100. Die Dichtung 80 weist einen rotierenden Abschnitt 16 auf, der auf der Außenoberfläche befestigt ist und mit dem Hohlmagnetrotor 1120 rotiert. Die Dichtung 80 weist auch einen stationären Abschnitt auf, der aus einem festen Dichtungsabschnitt 17, Dichtungsbalgen 18 und einen an einer sich nicht bewegenden Oberfläche des Motors in der dargestellten Ausführungsform des Motorgehäuses befestigten Dichtungsträger 19 auf. Die Dichtung 80 definiert einen Austrittspfad 15, durch welchen eine kleine Menge des unter Druck stehenden dielektrischen Fluids 21 strömen kann, um dadurch den Eintritt des Arbeitsfluids in die Innenteile des Motors zu verhindern.
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12 veranschaulicht eine geothermische Bohrung und ein Wärmeenergiegewinnungssystem 1200 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In der dargestellten Ausführungsform ist eine durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte und einen Elektromotor 100 mit Hohlrotor und einen Pumpabschnitt 200 aufweisende elektrische Fluidpumpe 300 in der geothermischen Produktionsbohrung 1220 angeordnet. Die Produktionsbohrung 1220 wird mit heißem Wasser 1230 aus dem geothermischen Feld 1205 erzeugt. In einer Ausführungsform befindet sich das heiße Wasser 1230 auf einer Temperatur von 300 °C und einem Druck von 300 bar. Heißes Wasser aus dem geothermischen Feld 1205 tritt in die geothermische Produktionsbohrung 1220 ein und wird durch die elektrische Fluidpumpe 300, die durch ein elektrisches Kabel 1225 mit Strom versorgt wird, an die Oberfläche gefördert. An der Oberfläche wird Energie 1240 auf dem heißen Wasser in einer Energiegewinnungseinheit 1210 entzogen, die mit der Produktionsbohrung 1220 an dem Bohrungskopf 1215 verbunden ist. Wie der Fachmann bekannt ist, können verschiedene Verfahren einschließlich der Erzeugung von Dampf und Antriebs einer elektrischen Turbine eingesetzt werden. In einer Ausführungsform weist die Energiegewinnungseinheit einen organischen Rankine-Zyklus auf. Durch den Entzug von Energie aus dem heißen Wasser 1230 erzeugtes abgekühltes Wasser 1235 wird über eine Injektionsbohrung 1250 in das geothermische Feld 1205 zurückgeführt, in welchem es Wärme aus dem Feld absorbiert, um heißes Wasser 1230 zu erzeugen.
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Wie erwähnt, stellt die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse und einem Hohlrotor bereit, der zur Rotation in einem und angetrieben durch einen in dem Motorgehäuse enthaltenen Stator eingerichtet ist; wobei das Motorgehäuse durch eine größte Querschnittsfläche des Motorgehäuses gekennzeichnet ist, und wobei der Hohlrotor einen Durchflusskanal definiert, der durch eine kleinste Querschnittsfläche des Strömungskanals gekennzeichnet ist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals wenigstens 25 % der größten Querschnittsfläche des Motorgehäuses ist, und wobei der Hohlrotor einen einen Fluideinlass definierenden ersten Stirnabschnitt und einen einen Fluidauslass definierenden zweiten Stirnabschnitt hat; wobei der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass dafür eingerichtet sind, einen Durchtritt eines Fluids von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass über den Durchflusskanal zu ermöglichen.
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Derartige Motoren sind in einer breiten Vielfalt von Anwendungen einsetzbar. Beispielsweise können die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Motoren in Situationen eingesetzt werden, in welchen der Motor während des Betriebs in einem eingeengten Raum, wie z.B. einem Rohr, einem Bordabteil oder einer Bohrung angeordnet ist. In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung einen Motor bereit, der in einer Inline-Pumpe einsetzbar ist, die Fluid mit relativ hohen Durchsätzen im Vergleich zu herkömmlichen Inline-Pumpen bewegen können. Es wird angenommen, dass die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Motoren und die diese aufweisenden Pumpsysteme in einer breiten Vielfalt von Anwendungen einsetzbar sind, wie z.B. in Inline-Pumpen mit hohem Durchsatz in Bordfeuerbekämpfungssystemen, kompakten Wasserlenzpumpensystemen mit hohem Durchsatz, Inline-Fluidübertragungspumpen mit hohem Durchsatz in der chemischen Herstellung und Verteilung, und in Inline-Fluidübertragungspumpen mit hohem Durchsatz, welche in einer in medizinischen und Nahrungsmittelanwendungen benötigten aseptischen Umgebung gehalten werden können.
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Wie erwähnt, stellt die vorliegende Erfindung eine elektrische Fluidpumpe bereit, welche eine für einen Betrieb in einer Bohrung optimierte elektrische Tauchpumpe (ESP) ist, und wenigstens einen von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Motor mit Hohlrotor aufweist. In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die ESP einen oder mehrere Elektromotoren auf, die für eine oder mehrere Pumpabschnitte eingerichtet sind. In einer Ausführungsform ist die elektrische Tauchpumpe (ESP) für einen Betrieb in einer geothermischen Bohrung mit einem Bohrungsdurchmesser von ca. 27 cm (10,625 Inches) optimiert. In einer derartigen Ausführungsform ist die ESP dafür eingerichtet, ca. 5,0 MW an Energie zu verbrauchen, die Menge, die dazu benötigt wird, 80 kg/s Arbeitsfluid mit 300 °C (Wasser) mit einem Gasanteil von 2 % (oder kleiner) bei einem Druck von 300 bar hochzupumpen. In einer derartigen Ausführungsform kann die ESP vorteilhaft bei einer Pumpen/Motor-Drehzahl von ca. 3150 UpM betrieben werden, um den Systemwirkungsgrad und den Pumpstufendruckanstieg mit Motorerwärmungsbelangen abzugleichen. In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte ESP ca. 126 Flügelrad/Diffusor-Stufen mit einer Gesamtlänge von etwa 19 m und Hohlrotor-Elektromotorabschnitte mit einer Länge von ca. 16 m auf, welche die kombinierte Gesamtlänge der Motor- und Pumpenabschnitte der ESP auf ca. 35 m bringen. Die Gesamtlänge einer durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten ESP ist typischerweise etwas länger als die Summe der Längen der Motor- und Pumpenabschnitte aufgrund des Vorhandenseins zusätzlicher Strukturmerkmale, die entlang der Pumpen/Motor-Achse der ESP aneinandergereiht sind, wie z.B. ein (hierin diskutierter) Schutzabschnitt. Die Gesamtlänge einer von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten ESP kann in großem Umfang variieren, aber in geothermischen Produktionsbohrungsanwendungen fällt die Länge einer derartigen ESP typischerweise in einen Bereich zwischen 30 und 50 m. Eine von den Erfindern unter Anwendung von Computational Fluid Dynamics (CFD) ausgeführte zeigte, dass ein Pumpwirkungsgrad von bis zu 78 % bei einem Durchsatz von 80 kg/s durch eine ESP gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erreicht werden könnte. In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine ESP mit einem Induktionsmotor bereit. In einer alternativen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine ESP mit einem Permanentmagnetmotor bereit. Während des Betriebs passiert durch die Förder/Diffusor-Stufen der ESP gefördertes Wasser hauptsächlich die (hierin manchmal auch als Durchflusskanal bezeichnete) Bohrung des Hohlrotors. In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte ESP einen modularen Motor auf, der für Leistungsdichte optimiert worden ist und in 8 bis 10 Abschnitte unterteilt mit einer gesamten Motorlänge von ca. 16 m ESP-. Hochtemperaturtests verschiedener Motorisolationsmaterialien und Hochtemperatur/Hochdruck-Bewertungen von Kandidaten für dielektrische Kühlfluide wurden durchgeführt und geeignete Kandidaten für Motorisolationsmaterialien und dielektrische Kühlfluide identifiziert. Diese umfassen beispielsweise Motorisolationsmaterialien, die in den U.S. Patentanmeldungen Nr. 12/968437 und 13/093306 offengelegt sind, welche hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit beinhaltet sind, und im Fachgebiet bekannte dielektrische Fluide, wie z.B. perfluorierte Polyether. Mit einer Kombination von Wärmemanagement unter Verwendung von zirkulierendem dielektrischen Öl, sowie der Verwendung anorganischer stabiler Motorisolationsmaterialien ist eine Motorspitzentemperatur von < 330 °C erzielbar und tolerierbar. In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte ESP einen Hochdruck-Hochtemperatur-Fluidströmungskreis auf. Wie dem Fachmann bekannt ist, erfordert die Verwendung eines unter Druck stehenden dielektrischen Fluids in dem Motorabschnitt einer ESP die Verwendung von einer oder mehreren Dichtungen, um das dielektrische Fluid von dem Prozessfluid zu trennen.
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Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung Elektromotoren und verwandte Systeme bereit die aufweisen, (a) ein Motorgehäuse; und (b) einem Hohlrotor, der zur Rotation in einem und angetrieben durch einen in dem Motorgehäuse enthaltenen Stator eingerichtet ist; wobei das Motorgehäuse durch eine größte Querschnittsfläche des Motorgehäuses gekennzeichnet ist, und wobei der Hohlrotor einen Durchflusskanal definiert, der durch eine kleinste Querschnittsfläche des Strömungskanals gekennzeichnet ist, wobei die kleinste Querschnittsfläche des Durchflusskanals wenigstens 25 % der größten Querschnittsfläche des Motorgehäuses ist, und wobei der Hohlrotor einen einen Fluideinlass definierenden ersten Stirnabschnitt und einen einen Fluidauslass definierenden zweiten Stirnabschnitt hat; wobei der Fluideinlass, der Durchflusskanal und der Fluidauslass dafür eingerichtet sind, einen Durchtritt eines Fluids von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass über den Durchflusskanal zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motorgehäuse
- 12
- größter Durchmesser des Motorgehäuses
- 14
- Spalt (zwischen Stator und Rotor)
- 15
- Dichtungsaustrittspfad
- 16
- rotierender Dichtungsabschnitt
- 17
- fester Dichtungsabschnitt
- 18
- Dichtungsbalgen
- 19
- Dichtungsträger
- 20
- Hohlrotor
- 21
- dielektrisches Fluid
- 22
- kleinster Durchmesser des Hohlrotors
- 24
- erster Stirnabschnitt des Hohlrotors
- 25
- durch Hohlrotor definierter Durchflusskanal
- 26
- zweiter Stirnabschnitt des Hohlrotors
- 27
- Fluideinlass (definiert entweder durch Hohlrotor oder Pumpe)
- 29
- Fluidauslass (definiert durch Hohlrotor)
- 30
- Stator
- 40
- Übergangsabschnitt
- 41
- Verbindung zur Antriebswelle 50
- 42
- Verbindung zum Hohlrotor 20
- 50
- Antriebswelle der vom Motor angetriebenen Vorrichtung (auch erste Antriebswelle)
- 51
- Drehrichtung der ersten Antriebswelle
- 52
- zweite Antriebswelle
- 53
- Drehrichtung der zweiten Antriebswelle (entgegengesetzte Richtung 51)
- 54
- Planetengetriebe, das zum Drehen der Antriebswelle 52 in entgegengesetzte Richtung der Antriebswelle 50 eingerichtet ist
- 60
- Einlassöffnung
- 70
- Richtung des Fluidstroms
- 80
- Dichtung (Gleitringdichtung)
- 90
- Ausstoß des Motors aufnehmende Leitung
- 100
- Hohlrotor-Elektromotor
- 200
- Pumpe
- 210
- Pumpengehäuse (Gehäuse)
- 215
- Lagerstützstrebe
- 251
- Antriebswellenunterstützungslager
- 252
- Drucklager
- 253
- Diffusor
- 257
- Flügelrad
- 258
- zweiter Satz von Flügelrädern
- 300
- elektrische Fluidpumpe mit Motor 100 und Pumpe 200
- 900
- elektrische Maschine (Motor/Generator)
- 910
- Gehäuse der elektrischen Maschine (Gehäuse)
- 920
- Hohlmagnetrotor
- 957
- Turbinenschaufeln
- 960
- Auslassöffnungen
- 1000
- Turbine
- 1010
- Turbinengehäuse
- 1027
- Turbinenfluidauslass
- 1028
- Turbinenfluideinlass
- 1105
- Rotorwelle
- 1110
- an der Rotorwelle befestigte Permanentmagnete
- 1115
- Magnethaltering
- 1120
- Hohlmagnetrotor
- 1200
- geothermische Bohrung und Wärmeenergiegewinnungssystem 1200
- 1205
- geothermisches Feld
- 1210
- Energiegewinnungseinheit
- 1215
- Bohrungskopf der geothermischen Produktion
- 1220
- geothermische Produktionsbohrung
- 1225
- Stromversorgungskabel
- 1230
- heißes Wasser
- 1235
- kaltes Wasser
- 1240
- Energie
- 1250
- geothermische Injektionsbohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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