DE102020132907A1

DE102020132907A1 - Magnetic clutch with improved cooling

Info

Publication number: DE102020132907A1
Application number: DE102020132907.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Ertl; Stefanie Krafczyk
Original assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Current assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplung (1), umfassend einen stationären Spalttopf (2),einen rotierenden Innenrotor (3), welcher im Spalttopf (2) angeordnet ist, wobei der Innenrotor (3) einen ersten Anschlussbereich (30) aufweist, einen rotierenden Außenrotor (4), welcher am Außenumfang des Spalttopfs (2) angeordnet ist, wobei der Außenrotor (4) einen zweiten Anschlussbereich (40) aufweist, und eine Fördereinrichtung (5), welche am Innenrotor (3) angeordnet ist, um ein Kühlfluid zur Kühlung der Magnetkupplung in dem Spalttopf (2) zu fördern, wobei ein Fluidpfad (18) des Kühlfluids ausgehend von der Fördereinrichtung (5) in einen ersten Spalt (15) zwischen dem Innenrotor (3) und dem Spalttopf (2) zu einem Boden (20) des Spalttopfs (2) führt und vom Boden (20) durch einen Innenbereich (35) des Innenrotors (3) zurückführt.The invention relates to a magnetic coupling (1), comprising a stationary can (2), a rotating inner rotor (3) which is arranged in the can (2), the inner rotor (3) having a first connection area (30), a rotating outer rotor (4), which is arranged on the outer circumference of the containment shell (2), the outer rotor (4) having a second connection area (40), and a conveying device (5), which is arranged on the inner rotor (3) to supply a cooling fluid for cooling of the magnetic coupling in the containment shell (2), with a fluid path (18) of the cooling fluid starting from the conveying device (5) into a first gap (15) between the inner rotor (3) and the containment shell (2) to a base (20 ) of the can (2) and leads back from the bottom (20) through an inner region (35) of the inner rotor (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetkupplung mit einer verbesserten Kühlung sowie eine Bohrloch-Förderanordnung mit einer derartigen Magnetkupplung.The present invention relates to a magnetic coupling with improved cooling and a well production arrangement with such a magnetic coupling.

Magnetkupplungen werden zur berührungskosen Kraftübertragung durch hermetisch geschlossene Behälter (Spalttopf) eingesetzt und sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Ein Anwendungsbeispiel liegt hierbei im Bereich von Bohrloch-Förderanordnungen, bei denen ein elektrischer Antrieb über eine Magnetkupplung eine Pumpe antreibt. Ein Problemkreis bei derartig tiefen Bohrlöchern ist ein sehr begrenzter Einbauraum, insbesondere hinsichtlich eines Durchmessers der Bauteile. Um ein gefordertes Drehmoment zu übertragen, müssen daher in Bohrlöchern eingesetzte Magnetkupplungen sehr lang ausgeführt sein und vorhandene Spalte auf ein notwendiges Minimum reduziert werden. Da im Betrieb an der Magnetkupplung Wärme entsteht, ist insbesondere aufgrund der kleinen Spalte eine thermische Überbelastung der Magnetkupplung möglich, welche zu einem Ausfall der Magnetkupplung führen kann.Magnetic couplings are used for non-contact power transmission through hermetically sealed containers (containment shells) and are known from the prior art in various configurations. An example of an application is in the area of borehole production systems, in which an electric drive drives a pump via a magnetic coupling. A problem with such deep boreholes is a very limited installation space, in particular with regard to the diameter of the components. In order to transmit a required torque, magnetic couplings used in boreholes must therefore be made very long and existing gaps must be reduced to a necessary minimum. Since heat is generated at the magnetic coupling during operation, thermal overloading of the magnetic coupling is possible, in particular due to the small gaps, which can lead to failure of the magnetic coupling.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Magnetkupplung bereitzustellen, welche bei einfachem und kostengünstigem Aufbau eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bohrloch-Förderanordnung mit einer derartigen Magnetkupplung bereitzustellen.It is therefore the object of the present invention to provide a magnetic coupling which, with a simple and cost-effective design, enables improved heat dissipation. Furthermore, it is the object of the invention to provide a borehole production arrangement with such a magnetic coupling.

Diese Aufgabe wird durch eine Magnetkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Bohrloch-Förderanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a magnetic coupling having the features of claim 1 and a well production assembly having the features of claim 10. The dependent claims show preferred developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Magnetkupplung, insbesondere für eine Bohrlochanwendung, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass Wärme gezielt aus dem Inneren der Magnetkupplung abgeführt werden kann. Hierbei ist eine Zwangszirkulation im Inneren eines stationären Spalttopfs vorgesehen, wodurch die gesamte Magnetkupplung gekühlt werden kann. Dabei weist die Magnetkupplung einen sehr kompakten Aufbau und insbesondere eine längliche Ausgestaltung mit kleinem Durchmesser auf. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Magnetkupplung einen stationären Spalttopf, einen rotierenden Innenrotor und einen rotierenden Außenrotor aufweist. Der Innenrotor ist im Inneren des Spalttopfs angeordnet und weist einen ersten Anschlussbereich auf. Der Außenrotor ist am Außenumfang des Spalttopfs angeordnet und weist einen zweiten Anschlussbereich auf. Ferner ist eine Fördereinrichtung vorgesehen, welche am Innenrotor angeordnet ist und eingerichtet ist, ein Kühlfluid zur Kühlung der Magnetkupplung in den Spalt zwischen dem Innenrotor und dem stationären Spalttopf zuzuführen. Ein Fluidpfad des Kühlfluids ist dabei ausgehend von der Fördereinrichtung derart, dass der Fluidpfad in den Spalt zwischen dem Innenrotor und dem Spalttopf bis zu einem Boden des Spalttopfs führt und vom Boden durch einen Innenbereich des Innenrotors zurückgeführt wird. Somit kann der komplette Spalttopf und der komplette Innenrotor ausreichend gekühlt werden, wobei der Innenrotor sowohl von außen als auch von innen gekühlt werden kann. Die Fördereinrichtung stellt somit eine Zwangskühlung im Betrieb bereit, da die Fördereinrichtung am Innenrotor angeordnet ist und somit das Kühlfluid fördert, sobald sich der Innenrotor dreht.The magnetic coupling according to the invention, in particular for a borehole application, with the features of claim 1 has the advantage over the prior art that heat can be dissipated in a targeted manner from the interior of the magnetic coupling. In this case, forced circulation is provided inside a stationary containment shell, as a result of which the entire magnetic coupling can be cooled. The magnetic coupling has a very compact structure and, in particular, an elongate design with a small diameter. According to the invention, this is achieved in that the magnetic coupling has a stationary containment shell, a rotating inner rotor and a rotating outer rotor. The inner rotor is arranged inside the containment shell and has a first connection area. The outer rotor is arranged on the outer circumference of the can and has a second connection area. Furthermore, a conveying device is provided, which is arranged on the inner rotor and is set up to feed a cooling fluid for cooling the magnetic coupling into the gap between the inner rotor and the stationary containment shell. A fluid path of the cooling fluid, starting from the delivery device, is such that the fluid path leads into the gap between the inner rotor and the containment shell to a base of the containment shell and is returned from the base through an inner area of the inner rotor. In this way, the entire containment shell and the entire inner rotor can be adequately cooled, with the inner rotor being able to be cooled both from the outside and from the inside. The delivery device thus provides forced cooling during operation, since the delivery device is arranged on the inner rotor and thus delivers the cooling fluid as soon as the inner rotor rotates.

Weiter bevorzugt ist die Fördereinrichtung ein Fördergewinde. Das Fördergewinde kann auf einfache Weise am Innenrotor angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist das Fördergewinde ein integraler Bestandteil des Innenrotors. Hierbei werden vorzugsweise gewindeförmige Fördernuten in einen Außenumfangsbereich des Innenrotors eingebracht.More preferably, the conveying device is a conveying thread. The conveying thread can be arranged on the inner rotor in a simple manner. The conveying thread is particularly preferably an integral part of the inner rotor. In this case, preferably thread-shaped conveying grooves are introduced into an outer peripheral area of the inner rotor.

Die Fördereinrichtung ist vorzugsweise am ersten Anschlussbereich des Innenrotors angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, dass der vollständige Mantelbereich des Innenrotors, in welchem sich vorzugsweise Magnetelemente befinden, gekühlt wird. Weiter bevorzugt ist die Fördereinrichtung radial innerhalb des Spalttopfs angeordnet.The conveying device is preferably arranged on the first connection area of the inner rotor. This ensures that the entire jacket area of the inner rotor, in which magnetic elements are preferably located, is cooled. More preferably, the conveyor is arranged radially inside the containment shell.

Weiter bevorzugt umfasst die Magnetkupplung einen Führungsbolzen, welcher im Boden des Spalttopfs fixiert ist und in den Innenbereich des Innenrotors vorsteht. Der Führungsbolzen kann große Auslenkungen des Innenrotors in Radialrichtung verhindern. Der Fluidpfad des Kühlfluids ist dabei zwischen dem Führungsbolzen und dem Innenumfang des hohlen Innenrotors durch einen Führungsspalt geführt. Der Führungsbolzen ist vorzugsweise mittels eines Schraubbolzens, welcher in eine Durchgangsöffnung im Boden des Spalttopfes hindurchgeführt ist, am Boden des Spalttopfes fixiert. Besonders bevorzugt weist der Führungsbolzen einen Flansch auf, welcher am Boden des Innenrotors anliegt. Weiter bevorzugt ist im Flansch des Führungsbolzens eine Dichtung, insbesondere ein O-Ring angeordnet. Vorzugsweise weist der Boden eine Ausnehmung zur Aufnahme des Flansches auf.More preferably, the magnetic coupling includes a guide pin, which is fixed in the bottom of the containment shell and protrudes into the interior of the inner rotor. The guide pin can prevent large deflections of the inner rotor in the radial direction. The fluid path of the cooling fluid is guided through a guide gap between the guide pin and the inner circumference of the hollow inner rotor. The guide bolt is preferably fixed to the bottom of the containment shell by means of a screw bolt, which is passed into a through-opening in the base of the containment shell. The guide pin particularly preferably has a flange which bears against the bottom of the inner rotor. A seal, in particular an O-ring, is also preferably arranged in the flange of the guide pin. The base preferably has a recess for receiving the flange.

Weiter bevorzugt weist der Innenrotor eine Führungsbuchse auf, welche am Innenrotor an einer Position angeordnet ist, die radial außerhalb des Führungsbolzens angeordnet. Die Führungsbuchse dient dabei als Schutz des Innenrotors, falls eine radiale Auslenkung des Innenrotors zu einem Kontakt mit dem Führungsbolzen führen würde. Somit kontaktiert bei einer radialen Auslenkung des Innenrotors die Führungsbuchse den Führungsbolzen und nicht der Innenrotor direkt. Dadurch kann eine Materialauswahl für den Innenrotor unabhängig von Anforderungen bezüglich eines Kontaktes mit dem Führungsbolzen ausgewählt werden. Die Führungsbuchse ist vorzugsweise aus einem harten Metallmaterial hergestellt.More preferably, the inner rotor has a guide bushing, which is arranged on the inner rotor at a position that is arranged radially outside of the guide pin. The guide bush serves to protect the inner rotor if a radial deflection of the inner rotor would lead to contact with the guide pin. Thus, in the event of a radial deflection of the inner rotor, the guide bushing contacts the guide pin and not the inner rotor directly. As a result, a choice of material for the inner rotor can be selected independently of requirements with regard to contact with the guide pin. The guide bush is preferably made of a hard metal material.

Der Innenrotor umfasst vorzugsweise einen Hohlzylinderbereich, durch dessen Innenbereich eine Rückführung des Kühlfluids erfolgt und an welchem Magnetelemente, insbesondere Permanentmagnete, angeordnet sind. Ferner umfasst der Innenrotor einen inneren Stegbereich, wobei der innere Stegbereich eine Stabilität des Innenrotors verbessert. Der innere Stegbereich ist vorzugsweise zwischen dem Hohlzylinderbereich und dem ersten Anschlussbereich des Innenrotors angeordnet. Der innere Stegbereich weist dabei Durchgangsöffnungen auf, um eine Zirkulation des Kühlfluids durch den inneren Stegbereich hindurch zu ermöglichen. Der innere Stegbereich erhöht insbesondere eine Querstabilität des Innenrotors, so dass durch Vorsehen des Hohlzylinderbereichs eine Masse des Innenrotors reduziert werden kann. Vorzugsweise weist der Anschlussbereich des Innenrotors ein Anschlusselement auf, insbesondere eine keilverzahnte Buchse. Das Anschlusselement ist weiter bevorzugt mittels eines Schraubbolzens, welcher durch den inneren Stegbereich geführt ist, am inneren Stegbereich fixiert.The inner rotor preferably comprises a hollow cylinder area, through the inner area of which the cooling fluid is returned and on which magnetic elements, in particular permanent magnets, are arranged. Furthermore, the inner rotor includes an inner web area, wherein the inner web area improves stability of the inner rotor. The inner web area is preferably arranged between the hollow cylinder area and the first connection area of the inner rotor. The inner web area has through-openings to enable the cooling fluid to circulate through the inner web area. The inner web area increases, in particular, a transverse stability of the inner rotor, so that the mass of the inner rotor can be reduced by providing the hollow cylinder area. The connection area of the inner rotor preferably has a connection element, in particular a splined bushing. The connecting element is more preferably fixed to the inner web area by means of a screw bolt which is guided through the inner web area.

Weiter bevorzugt weist der Außenrotor Kühlbohrungen auf, um ein Fluid zur Kühlung in den Bereich zwischen dem stationären Spalttopf und dem Außenrotor zuführen zu können. Das Fluid zur Kühlung ist hierbei üblicherweise das zu fördernde Fluid. Der Außenrotor weist weiter bevorzugt einen Boden auf, in welchem der zweite Anschlussbereich für eine Verbindung des Außenrotors mit einem Antrieb, insbesondere einem Elektromotor, ermöglicht wird.More preferably, the outer rotor has cooling bores in order to be able to feed a fluid for cooling into the area between the stationary containment shell and the outer rotor. The fluid for cooling is usually the fluid to be pumped. The outer rotor also preferably has a base in which the second connection area for connecting the outer rotor to a drive, in particular an electric motor, is made possible.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Bohrloch-Förderanordnung mit einem Antrieb, insbesondere einem Elektromotor, einer Pumpe und einer Magnetkupplung gemäß der Erfindung. Die Magnetkupplung verbindet dabei den Antrieb mit der Pumpe. Da eine ausreichende Wärmeabfuhr an der Magnetkupplung möglich ist, kann die Magnetkupplung sehr schlank mit kleinem Durchmesser und großer axialer Länge ausgeführt sein, wobei der Durchmesser vorzugsweise maximal ein Drittel der Länge des Spalttopfs aufweist.Furthermore, the present invention relates to a borehole production arrangement with a drive, in particular an electric motor, a pump and a magnetic coupling according to the invention. The magnetic coupling connects the drive with the pump. Since sufficient heat dissipation at the magnetic coupling is possible, the magnetic coupling can be made very slim with a small diameter and a large axial length, the diameter preferably having a maximum of one third of the length of the containment shell.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Ansicht einer Bohrloch-Förderanordnung mit einer Magnetkupplung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
2 eine schematische Schnittansicht der Magnetkupplung von 1.

A preferred embodiment of the invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 a schematic view of a well production arrangement with a magnetic coupling according to a preferred embodiment of the invention and
2 a schematic sectional view of the magnetic coupling of 1 .

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Bohrloch-Förderanordnung 100 mit einer Magnetkupplung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.In the following, with reference to the 1 and 2 a downhole production assembly 100 with a magnetic coupling 1 according to a preferred embodiment of the invention is described in detail.

Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Bohrloch-Förderanordnung 100 tief in einem Bohrloch 14 angeordnet. Die Bohrloch-Förderanordnung 100 umfasst einen Antrieb 10, insbesondere einen Elektromotor, eine Pumpe 11 und eine Magnetkupplung 1. Die Magnetkupplung 1 ist einerseits mit einer Abtriebswelle 12 des Antriebs 10 verbunden und andererseits mit einer Pumpenwelle 13 der Pumpe 11. Die Magnetkupplung 1 verbindet somit in berührungsloser Weise den Antrieb 10 mit der Pumpe 11, so dass insbesondere der Antrieb 10 auf sichere Weise gegenüber dem zu fördernden Medium im Bohrloch 14 abgedichtet werden kann.How out 1 As can be seen, the downhole production assembly 100 is positioned deep in a wellbore 14 . The well production arrangement 100 comprises a drive 10, in particular an electric motor, a pump 11 and a magnetic coupling 1. The magnetic coupling 1 is connected on the one hand to an output shaft 12 of the drive 10 and on the other hand to a pump shaft 13 of the pump 11. The magnetic coupling 1 thus connects the drive 10 with the pump 11 in a non-contact manner, so that in particular the drive 10 can be sealed off in a safe manner from the medium to be pumped in the borehole 14 .

Die Magnetkupplung 1 ist im Detail aus 2 ersichtlich. Die Magnetkupplung 1 umfasst einen stationären Spalttopf 2, einen rotierenden Innenrotor 3 und einen rotierenden Außenrotor 4. Der Spalttopf 2 ist topfförmig ausgebildet und der Innenrotor 3 ist im Inneren des Spalttopfs 2 angeordnet. Der Außenrotor 4 ist ebenfalls topfförmig ausgebildet und über den stationären Spalttopf 2 übergestülpt.The magnetic clutch 1 is in detail 2 evident. The magnetic coupling 1 comprises a stationary can 2 , a rotating inner rotor 3 and a rotating outer rotor 4 . The can 2 is cup-shaped and the inner rotor 3 is arranged inside the can 2 . The outer rotor 4 is also pot-shaped and slipped over the stationary can 2 .

Der Innenrotor 3 weist einen ersten Anschlussbereich 30 und einen Hohlzylinderbereich 31 auf. Im Hohlzylinderbereich 31 sind Magnetelemente 8 des Innenrotors angeordnet. Der Innenrotor 2 ist innen hohl und weist somit im Wesentlichen eine hohlzylindrische Gestalt mit einem hohlen Innenbereich 35 auf.The inner rotor 3 has a first connection area 30 and a hollow cylinder area 31 . Magnet elements 8 of the inner rotor are arranged in the hollow cylinder area 31 . The inner rotor 2 is hollow on the inside and thus essentially has a hollow-cylindrical shape with a hollow inner area 35 .

Im Inneren des Innenrotors 3 ist ein innerer Stegbereich 32 angeordnet, in welchem mehrere Durchgangsöffnungen 33 ausgebildet sind. Der innere Stegbereich 32 unterteilt den Innenrotor 3 in Axialrichtung X-X in den ersten Anschlussbereich 30 und den Hohlzylinderbereich 31.Inside the inner rotor 3 there is an inner web area 32 in which a plurality of through openings 33 are formed. The inner web area 32 divides the inner rotor 3 in the axial direction X-X into the first connection area 30 and the hollow cylinder area 31.

Am ersten Anschlussbereich 30 ist eine Keilverzahnung 36 für eine Verbindung mit der Pumpe vorgesehen. Die Keilverzahnung 36 ist dabei direkt im Innenumfang des ersten Anschlussbereichs 30 ausgebildet oder alternativ kann eine im ersten Anschlussbereich 30 angeordnete keilverzahnte Buchse oder dergleichen eingesetzt sein. Als Gegenstück ist eine keilverzahnte Welle (nicht gezeigt) der Pumpe ausgebildet, wobei diese Welle mit einem Schraubbolzen 19 fest mit dem Innenrotor 3 am Stegbereich 32 fixiert werden kann.A spline 36 is provided on the first connection area 30 for connection to the pump. The spline 36 is formed directly in the inner circumference of the first connection area 30 or, alternatively, a spline arranged in the first connection area 30 Socket or the like can be used. A splined shaft (not shown) of the pump is designed as a counterpart, it being possible for this shaft to be fixed firmly to the inner rotor 3 on the web area 32 with a screw bolt 19 .

Der Spalttopf 2 weist einen Boden 20, einen sehr dünnwandigen Mantelbereich 21 und einen Fixierbereich 22 auf. Am Fixierbereich 22 ist ein Außengewinde 23 für eine Fixierung des Spalttopfs 2 an der Pumpe 11, beispielsweise einem Pumpengehäuse 11a.The containment shell 2 has a bottom 20 , a very thin-walled casing area 21 and a fixing area 22 . On the fixing area 22 there is an external thread 23 for fixing the can 2 to the pump 11, for example a pump housing 11a.

Der Außenrotor 4 weist einen Boden 42 und einen Mantelbereich 43 auf, in welchem Magnetelemente 9 des Außenrotors angeordnet sind. Am Übergangsbereich zwischen dem Boden 42 und dem Mantelbereich 43 sind mehrere Kühlbohrungen 41 vorgesehen. Ein zweiter Anschlussbereich 40 des Außenrotors 4 ist im Boden 42 angeordnet. Der zweite Anschlussbereich 40 umfasst ebenfalls eine Keilverzahnung 40a.The outer rotor 4 has a base 42 and a casing area 43 in which magnetic elements 9 of the outer rotor are arranged. A plurality of cooling bores 41 are provided in the transition area between the base 42 and the jacket area 43 . A second connection area 40 of the outer rotor 4 is arranged in the base 42 . The second connection area 40 also includes a spline 40a.

Die Magnetkupplung 1 umfasst ferner einen Führungsbolzen 6, welcher im Boden 20 des Spalttopfs 2 befestigt ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist hierzu ein Bolzen 62 vorgesehen, welcher durch eine Durchgangsöffnung 24 im Boden 20 des Spalttopfs 2 hindurchgeführt ist und den Führungsbolzen 6, in welchem eine Gewindebohrung 63 vorgesehen ist, am Boden 20 fixiert. Der Führungsbolzen 6 weist dabei einen umlaufenden Flansch 60 auf, in welchem eine Dichtung 61 zur Abdichtung zwischen dem Führungsbolzen 6 und dem Boden 20 angeordnet ist. Der Boden 20 des Spalttopfs 2 weist dabei eine Ausnehmung 20a zur teilweisen Aufnahme des Flansches 60 auf.The magnetic coupling 1 also includes a guide bolt 6 which is fastened in the base 20 of the containment shell 2 . How out 2 As can be seen, a bolt 62 is provided for this purpose, which is passed through a through opening 24 in the base 20 of the containment shell 2 and fixes the guide bolt 6, in which a threaded bore 63 is provided, on the base 20. The guide pin 6 has a circumferential flange 60 in which a seal 61 for sealing between the guide pin 6 and the base 20 is arranged. The bottom 20 of the containment shell 2 has a recess 20a for partially receiving the flange 60 .

Am Innenrotor 3 ist ferner eine Führungsbuchse 7 angeordnet. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Führungsbuchse 7 an dem ersten Anschlussbereich 30 entgegengesetzten Ende des Innenrotors angeordnet. Die Führungsbuchse 7 ist dabei radial außerhalb des Führungsbolzens 6 angeordnet. Der Innenrotor 2 ist jedoch nur am ersten Anschlussbereich 30 gelagert und nicht am Führungsbolzen 6 gelagert. Die Führungsbuchse 7 dient als Schutz gegen einen Kontakt mit dem Führungsbolzen 6, falls der Innenrotor 3 radial nach außen ausgelenkt wird.A guide bushing 7 is also arranged on the inner rotor 3 . How out 2 As can be seen, the guide bushing 7 is arranged at the end of the inner rotor opposite the first connection area 30 . The guide bushing 7 is arranged radially outside of the guide pin 6 . However, the inner rotor 2 is only mounted on the first connection area 30 and not on the guide pin 6 . The guide bushing 7 protects against contact with the guide pin 6 if the inner rotor 3 is deflected radially outwards.

Wie weiter in 2 dargestellt ist somit ein erster Spalt 15 zwischen dem Spalttopf 2 und dem Innenrotor 3 ausgebildet. Ein zweiter Spalt 16 ist zwischen dem Spalttopf 2 und dem Außenrotor 4 vorgesehen. Ein dritter Spalt 17 ist zwischen dem Führungsbolzen 6 und der Führungsbuchse 7 ausgebildet.How further in 2 A first gap 15 is thus shown between the containment shell 2 and the inner rotor 3 . A second gap 16 is provided between the can 2 and the outer rotor 4 . A third gap 17 is formed between the guide pin 6 and the guide bushing 7 .

Eine Breite B1 des ersten Spalts 15 zwischen Spalttopf 2 und Innenrotor 3 ist vorzugsweise gleich wie eine Breite B2 des zweiten Spalts 16 zwischen Spalttopf 2 und Außenrotor 4. Eine Breite B3 des dritten Spalts 17 zwischen dem Führungsbolzen 6 und der Führungsbuchse 7 ist kleiner wie die Breite B1 des ersten Spalts 15. Dadurch kann sicher ein Kontakt zwischen Innenrotor 3 und Spalttopf 2 verhindert werden.A width B1 of the first gap 15 between the can 2 and the inner rotor 3 is preferably the same as a width B2 of the second gap 16 between the can 2 and the outer rotor 4. A width B3 of the third gap 17 between the guide pin 6 and the guide bushing 7 is smaller than that Width B1 of the first gap 15. As a result, contact between the inner rotor 3 and the can 2 can be reliably prevented.

Am Innenrotor 3 ist ferner eine Fördereinrichtung 5 angeordnet. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Fördereinrichtung 5 ein Fördergewinde, welches integral am äußeren Umfang des ersten Anschlussbereichs 30 des Innenrotors 3 ausgebildet ist.A conveyor device 5 is also arranged on the inner rotor 3 . How out 2 As can be seen, the conveying device 5 is a conveying thread which is formed integrally on the outer circumference of the first connection area 30 of the inner rotor 3 .

Die Fördereinrichtung 5 fördert dabei ein Kühlfluid entlang eines Fluidpfads 18, welcher in 2 durch die Pfeile angedeutet ist. Der Fluidpfad 18 beginnt bei der Fördereinrichtung 5 zwischen dem Innenrotor 3 und dem Fixierbereich 22 des Spalttopfs 2. Der Fluidpfad 18 verläuft dann entlang des Außenumfangs des Innenrotors 3 und des Innenumfangs des Spalttopfs 2 bis zum Boden 20 des Spalttopfs. Das Kühlfluid wird dann durch den Innenbereich 35 des Innenrotors 3 zurückgeführt, wobei der Fluidpfad 18 zuerst durch den dritten Spalt 17 zwischen dem Führungsbolzen 6 und der Führungsbuchse 7 verläuft und dann durch den Innenbereich 35 und die Durchgangsöffnungen 33 im inneren Stegbereich zu Kanälen 34 im ersten Anschlussbereich 30.The conveyor device 5 conveys a cooling fluid along a fluid path 18, which in 2 is indicated by the arrows. The fluid path 18 begins at the conveying device 5 between the inner rotor 3 and the fixing area 22 of the containment shell 2. The fluid path 18 then runs along the outer circumference of the inner rotor 3 and the inner circumference of the containment shell 2 to the bottom 20 of the containment shell. The cooling fluid is then returned through the inner region 35 of the inner rotor 3, with the fluid path 18 passing first through the third gap 17 between the guide pin 6 and the guide bushing 7 and then through the inner region 35 and the through openings 33 in the inner web region to channels 34 in the first Connection area 30.

Die Fördereinrichtung 5 stellt somit eine Zwangszirkulation des Kühlfluids durch den Innenbereich des Spalttopfs 2 bereit, wobei durch die Rotation des Innenrotors 3 dem Kühlfluid auch ein Drall aufgeprägt wird. Hierdurch ist eine noch bessere Wärmeübertragung von Bauteilen der Magnetkupplung auf den kühlenden Fluidstrom möglich.The conveying device 5 thus provides a forced circulation of the cooling fluid through the interior of the containment shell 2, with the rotation of the inner rotor 3 also imparting a twist to the cooling fluid. As a result, even better heat transfer from components of the magnetic coupling to the cooling fluid flow is possible.

Der Spalttopf 2 wird im Außenbereich durch das zu fördernde Medium, welches durch die Kühlbohrungen 41 im Außenrotor 4 in den Bereich zwischen dem Spalttopf 2 und dem Außenrotor 4 gelangt, gekühlt.The containment shell 2 is cooled on the outside by the medium to be conveyed, which reaches the area between the containment shell 2 and the outer rotor 4 through the cooling bores 41 in the outer rotor 4 .

Die Verwendung der Magnetkupplung 1 ermöglicht somit eine hermetische Abdichtung, bei der insbesondere auf eine Gleitringdichtung zur Abdichtung zwischen Antrieb und Pumpe verzichtet werden kann. Dadurch kann eine Leckage, welche durch die Verwendung des Spalttopfes 2 bei der Magnetkupplung 1 nicht auftritt, verhindert werden. Auch muss kein Dichtungsversorgungssystem für eine Gleitringdichtung in dem Bohrloch vorgesehen sein, da der Spalttopf 2 die hermetische Abdichtung übernimmt.The use of the magnetic coupling 1 thus enables a hermetic seal, in which, in particular, a mechanical seal for sealing between the drive and the pump can be dispensed with. As a result, leakage, which does not occur when the containment shell 2 is used in the magnetic coupling 1, can be prevented. Also, no seal supply system for a mechanical seal has to be provided in the borehole, since the containment shell 2 takes over the hermetic sealing.

Die Magnetkupplung 1 kann dementsprechend lang in Axialrichtung X-X ausgebildet sein und auch in enge Bohrlöcher 14 eingebracht werden und trotzdem eine ausreichende Kühlung durch die integrierte Fördereinrichtung 5 am Innenrotor 3 aufweisen. Der Führungsbolzen 6 verhindert im Betrieb ein unerwünschtes Anlaufen des Innenrotors 3 am stationären Spalttopf 2.The magnetic coupling 1 can be made correspondingly long in the axial direction XX and also be introduced into narrow boreholes 14 and still have sufficient cooling due to the integrated conveying device 5 on the inner rotor 3 . During operation, the guide pin 6 prevents the inner rotor 3 from rubbing against the stationary containment shell 2.

BezugszeichenlisteReference List

11: Magnetkupplungmagnetic clutch
22: Spalttopfcontainment shell
33: Innenrotorinner rotor
44: Außenrotorouter rotor
55: Fördereinrichtungconveyor
66: Führungsbolzenguide pin
77: Führungsbuchseguide bush
88th: Magnetelement des InnenrotorsMagnetic element of the inner rotor
99: Magnetelement des AußenrotorsMagnetic element of the outer rotor
1010: Antriebdrive
1111: Pumpepump
11a11a: Pumpengehäusepump housing
1212: Antriebswelledrive shaft
1313: Pumpenwellepump shaft
1414: Bohrlochborehole
1515: erster Spalt zwischen Spalttopf und Innenrotorfirst gap between can and inner rotor
1616: zweiter Spalt zwischen Spalttopf und Außenrotorsecond gap between can and outer rotor
1717: dritter Spalt zwischen Führungsbolzen und Führungsbuchsethird gap between guide pin and guide bush
1818: Fluidpfadfluid path
1919: Schraubbolzenbolts
2020: Bodenfloor
20a20a: Ausnehmungrecess
2121: Mantelbereichmantle area
2222: Fixierbereichfusing area
2323: Außengewindeexternal thread
2424: Durchgangsöffnung im Bodenthrough hole in the floor
3030: erster Anschlussbereichfirst connection area
3131: Hohlzylinderbereichhollow cylinder area
3232: innerer Stegbereichinner bridge area
3333: Durchgangsöffnungen im StegbereichThrough openings in the web area
3434: Kanälechannels
3535: Innenbereichinterior
3636: Keilverzahnungspline
4040: zweiter Anschlussbereichsecond connection area
40a40a: Keilverzahnungspline
4141: Kühlbohrungencooling holes
4242: Boden des Außenrotorsbottom of the outer rotor
4343: Mantelbereich des AußenrotorsShell area of the outer rotor
6060: Flanschflange
6161: Dichtungpoetry
6262: Bolzenbolt
6363: Gewindebohrungthreaded hole
100100: Bohrloch-Förderanordnungwell production assembly
B1B1: Breite zwischen Spalttopf und InnenrotorWidth between can and inner rotor
B2B2: Breite zwischen Spalttopf und AußenrotorWidth between can and outer rotor
B3B3: Breite zwischen Führungsbolzen und FührungsbuchseWidth between guide pin and guide bush
X-XX-X: Axialrichtungaxial direction

Claims

Magnetic coupling (1), comprising - a stationary containment shell (2), - a rotating inner rotor (3), which is arranged in the containment shell (2), the inner rotor (3) having a first connection area (30), - a rotating outer rotor (4) which is arranged on the outer circumference of the can (2), the outer rotor (4) having a second connection area (40), and - a delivery device (5), which is arranged on the inner rotor (3) in order to deliver a cooling fluid for cooling the magnetic coupling in the containment shell (2), - wherein a fluid path (18) of the cooling fluid starting from the conveyor (5) into a first gap (15) between the inner rotor (3) and the containment shell (2) to a bottom (20) of the containment shell (2) and from the bottom (20) through an inner region (35) of the inner rotor (3).

magnetic clutch after claim 1 , wherein the conveying device (5) comprises a conveying thread.

Magnetic coupling according to one of the preceding claims, wherein the conveying device (5) is arranged on the first connection area (30) of the inner rotor.

magnetic clutch after claim 3 , wherein the conveyor (5) is arranged radially inside the containment shell (2).

Magnetic coupling according to one of the preceding claims, further comprising a guide pin (6) which is fixed in the bottom (20) of the containment shell (2) and projects into the inner region (35) of the inner rotor (3).

magnetic clutch after claim 5 , wherein the guide bolt (6) is fixed to the base (20) by means of a bolt (62) which is passed through a through-opening (24) in the base (20) of the containment shell (2).

Magnetic coupling according to one of Claims 5 or 6 , wherein the inner rotor (3) has a guide bushing (7) which is arranged on the inner rotor radially outside of the guide pin (6).

Magnetic coupling according to one of the preceding claims, wherein the inner rotor (3) has a hollow cylinder area (31) on which magnet elements (8) are arranged, and an inner web area (32) with through openings (33), the inner web area (32) having the Inner rotor divided in the axial direction (X-X) into the hollow cylinder area (31) and the first connection area (30).

magnetic clutch after claim 7 or 8th , wherein the fluid path (18) leads through a third gap (17) between the guide pin (6) and the guide bush (7) into the interior of the inner rotor (3).

magnetic clutch after claim 9 , wherein a width B1 of the first gap (15) is greater than a width B3 of the third gap (17).

A well production assembly comprising a driver (10), a pump (11) and a magnetic coupling (1) according to any one of the preceding claims connecting the driver (10) to the pump (11).