DE112009002562T5

DE112009002562T5 - Material mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit in einem ringförmigen Spalt zwischen dem Stator eines Elektromotors und dem Gehäuse

Info

Publication number: DE112009002562T5
Application number: DE112009002562T
Authority: DE
Inventors: Steven K. Tetzlaff; Ketan K. Sheth; John M. Knapp; Earl B. Brookbank; Bill F. Pranger; Thien Q. Tran; Suresha O'Bryan
Original assignee: Baker Hughes Inc
Current assignee: Baker Hughes Holdings LLC
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2012-09-06
Also published as: WO2010048608A3; CA2741295C; WO2010048608A8; US8358043B2; BRPI0920625A2; NO20110715A1; US20100102648A1; CA2741295A1; WO2010048608A2; NO338507B1

Abstract

Ein tauchbarer Elektromotor weist Merkmale auf, um die Wärmeleitfähigkeit vom Inneren des Motors nach außen zu verbessern. Der Motor weist ein zylindrisches Gehäuse und einen Stator, der starr im Gehäuse montiert ist, auf. Ein drehbarer Rotor ist im Stator angeordnet. Ein Spalt, der zwischen dem äußeren Durchmesser des Stators und der inneren Wand des Gehäuses ausgebildet ist, ist mit einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefüllt, um die Wärmeübertragung vom Motor zu verbessern. Der verbleibende Teil des Gehäuses kann mit einem dielektrischen Schmiermittel gefüllt sein, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Elektromotoren für Tauchpumpen und insbesondere auf die Verbesserung der Wärmeübertragung in tauchbaren Elektromotoren mittels der Einführung eines Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit in den ringförmigen Hohlraum, der zwischen dem Gehäuse und dem Stator ausgebildet ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Tauchbare Elektromotoren werden typischerweise verwendet, um Bohrlochtauchpumpen anzutreiben, die bei der Ölbohrlochproduktion verwendet werden können. Diese Motoren erzeugen Wärme, die vorzugsweise während des Betriebs entfernt wird, um eine Überhitzung des Motors zu verhindern.
Ein Verfahren für das Entfernen der Wärme, die durch den Motor erzeugt wird, besteht darin, das Motorgehäuse mit einer dielektrischen Flüssigkeit oder einem Schmiermittel zu füllen. Das Schmiermittel entfernt die Wärme von den Motorkomponenten und überträgt sie auf das Motorgehäuse. Das Motorgehäuse kann wiederum die Wärme auf das Bohrlochfluid, in welches es eingetaucht ist, übertragen. Das Schmiermittel des Stands der Technik im Gehäuse hat jedoch im Allgemeinen keine gute Wärmeleitfähigkeit und ist nicht sehr effektiv beim Entfernen der Wärme, die durch den Motor erzeugt wird, während er arbeitet. Auch besteht die Neigung, dass Lufttaschen im Gehäuse existieren, die ebenfalls zu einer schlechten Wärmeleitfähigkeit beitragen. Die Motorleistung und die Lebensdauer werden somit in negativer Weise durch die schlechte Entfernung der Wärme beeinflusst.
Somit kann eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit die Lebensdauer des Motors durch die niedrigere Betriebstemperatur verlängern. Weiterhin kann, wenn die interne Temperatur des Motors auf derselben Betriebstemperatur gehalten wird, der Motor zuverlässig und effizient bei höheren Außentemperaturen arbeiten.
Die Herstellung von Motoren, die zuverlässig und effizient arbeiten, ist gewünscht. Aktuelle Verfahren zur Beseitigung von Wärme von Motoren sind ineffektiv. Es existiert ein Bedürfnis nach einer Technik, um die Wärmeübertragung in Motoren zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein tauchbarer Elektromotor mit einer verbesserten Wärmeübertragung dargestellt, wobei der Motor einen Rotor umfasst, der in einem Stator angeordnet ist. Der Rotor wird durch eine Welle getragen und kann sich innerhalb des Stators in Ansprechung auf das Anlegen von elektrischer Leistung an den Rotor und/oder Stator drehen. Der Motor umfasst auch ein zylindrisches Gehäuse, in dem der Stator starr montiert ist. Während des Betriebs wird der Motor Wärme erzeugen, die abgeführt werden muss, um den Motor zu schützen und eine zuverlässige Leistung aufrecht zu halten.
Ein dünner ringförmiger Spalt, der zwischen dem äußeren Durchmesser des Stators und dem inneren Durchmesser des Gehäuses ausgebildet ist, wird mit einem thermischen Schmierfett oder einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit (high thermal conductivity material, HTCM) ausgefüllt. Das Schmierfett wirkt, um Wärme vom Motor zu entfernen, so dass die Wärme in das Bohrlochfluid zurückgegeben werden kann. Eine analytische Simulation zeigt, dass die Innentemperatur des Motors durch die Verwendung von Materialien mit einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit, wie HTCMs, um mindestens 10 Grad gesenkt werden kann.
Ein Beispiel eines Verfahrens für das Einführen eines thermischen Schmierfetts in den ringförmigen Spalt wird vorzugsweise vor dem Zusammenbau und der Installation des Rotors ausgeführt. Das Gehäuse kann an beiden Enden des Gehäuses mit Kanälen versehen sein, und Dichtungen können an den oberen und unteren Enden des Stators angeordnet sein, um den ringförmigen Spalt gegenüber dem zentralen Hohlraum des Stators zu isolieren. Ein Vakuum kann an einen Kanal gelegt werden, um das Gehäuse zu evakuieren, und dann kann eine Quelle mit thermischem Schmierfett mit dem anderen Kanal verbunden werden. Das thermische Schmierfett kann dann in den ringförmigen Spalt über den Kanal eingeführt werden, bis der Spalt im Gehäuse gefüllt ist. Der Kanal, der mit der Quelle des thermischen Schmierfetts verbunden ist, wird dann versiegelt, und die Abdichtungen an dem oberen und unteren Ende des Stators werden entfernt. Nachfolgend kann der Rotor installiert werden, und das Gehäuse kann dann mit der dielektrischen Schmiermittelflüssigkeit gefüllt werden, die das thermische Schmiermittel berühren kann, aber es nicht aus dem ringförmigen Spalt verdrängt. In anderen Beispielen kann das Schmiermittel jedoch selbst ein HTCM bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine axiale Schnittansicht eines Teils eines Motoraufbaus, der gemäß der Erfindung konstruiert ist.
2 ist eine vergrößerte axiale Schnittansicht des ringförmigen Spalts zwischen dem inneren Durchmesser des Gehäuses und dem äußeren Durchmesser des Stators des Motoraufbaus der 1 und gefüllt mit einem wärmeleitenden Fluid gemäß der Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht des Motors der 1 entlang der Linie 3-3 der 1, die das Motorgehäuse, den Stator, den Spalt und Windungsschlitze gemäß der Erfindung zeigt.
4 ist eine axiale Schnittansicht des Motoraufbaus der 1, die ein Verfahren zeigt, mit dem der ringförmige Spalt evakuiert und mit einem wärmeleitenden Fluid gemäß der Erfindung gefüllt wird.
5 ist eine Seitenansicht, die den Motor der 1 gemäß der Erfindung als Teil eines Bohrlochsystems zeigt, das einen abgedichteten Abschnitt und eine Pumpe aufweist.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer zusätzlichen Ausführungsform eines Motoraufbaus gemäß der Erfindung.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer zusätzlichen Ausführungsform eines Motoraufbaus gemäß der Erfindung.
8 zeigt eine Querschnittansicht einer zusätzlichen Ausführungsform eines Motoraufbaus gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Betrachtet man 1, so umfasst ein tauchbarer Elektromotor 11 ein zylindrisches Gehäuse 13. Ein Stator 15 ist starr im Gehäuse 13 montiert. Der Stator 15 ist aus einer großen Anzahl von flachen Scheiben, genannt Lamellen, aufgebaut, die jeweils Schlitze 16 (3) aufweisen, durch die (nicht gezeigte) Drähte in konventioneller Weise gewickelt sind. Die Scheiben des Stators 15 können aus magnetischem Stahl, Messing, Bronze oder einer Kombination daraus hergestellt sein. Die Scheiben des Stators 15 können durch konventionelle Beschichtungen voneinander isoliert sein. Der Stator 15 besitzt einen inneren Durchmesser oder eine Wand 17 und einen äußeren Durchmesser oder eine Wand 18, die von gleichförmig, konstantem Durchmesser sind. Ein konventionelles Verriegelungssystem kann verwendet werden, um eine Rotation des Stators 15 im Gehäuse 13 zu verhindern.
Eine Welle 19 trägt einen Rotor 21, der sich innerhalb der Statorinnenwand 17 dreht. Der Rotor 21 ist auch aus flachen Lamellen geformt. Ein Teil von zwei Abschnitten des Rotors 21 ist gezeigt. Jeder Abschnitt des Rotors 21 endet in einem Endring 25. Jeder Abschnitt des Rotors 21 ist durch einen (nicht gezeigten) Keil an der Welle 19 befestigt, um zu bewirken, dass sich die Rotoren 21 mit der Welle 19 drehen.
Eine Lageranordnung ist zwischen jedem der Abschnitte des Rotors 21 angeordnet, um die Welle 19 radial zu stabilisieren. Es kann eine Vielzahl von Lageranordnungen verwendet werden. In diesem Beispiel umfasst die Lageranordnung eine Buchse 27, die an der Welle 19 mittels eines (nicht gezeigten) Keils befestigt ist, um sich mit dieser zu drehen. Die Buchse 27 ist vorzugsweise ein Bronzezylinder und ist nicht axial mit der Welle 19 verriegelt. Die obere Kante oder der kreisförmige Rand der Buchse 27 berührt den untersten Teil des Abschnitts des Rotors 21 direkt darüber. Der untere Rand der inneren Buchse 27 kontaktiert den obersten Teil des Abschnitts des Rotors 21 direkt darunter. Die innere Buchse 27 trägt das Gewicht der Abschnitte des Rotors 21, die darunter angeordnet sind.
Eine Nabe 31 befindet sich innerhalb der inneren Bohrung jedes Endrings 25. Die Nabe nimmt gleitend die innere Buchse 27 auf. Die Nabe 31 ist zylindrisch und weist eine geringere Länge als die innere Buchse 27 auf. Die Nabe 31 besteht vorzugsweise aus Stahl und kann magnetisch sein.
Eine Druckscheibe 33 ist um den äußeren Durchmesser der inneren Buchse 27 und zwischen dem Abschnitt des Rotors 21 direkt darüber und dem oberen Rand der Nabe 31 angeordnet. Eine ähnliche Druckscheibe 33 ist zwischen dem unteren Rand der Nabe 31 und dem Abschnitt des Rotors 21 direkt darunter angeordnet. Die Druckscheiben 33 sind vorzugsweise aus nichtmetallischem Material, wie glasfaserverstärktem Phenolmaterial, hergestellt. Die Distanz von der unteren Seite der unteren Druckscheibe 33 zur oberen Seite der oberen Druckscheibe 33 ist um ungefähr 1/32 Inch kleiner als die Höhe der Buchse 27. Dies verhindert, dass die Druckscheiben 33 das Gewicht der Abschnitte des Rotors 21, die darüber angeordnet sind, tragen.
Ein Lagerkörper 29 besitzt einen Flansch oder einen äußeren Teil 35, der sich von der Nabe 31 radial nach außen erstreckt. Der äußere Teil 35 weist einen zylindrischen Umfang 37 auf, der von der inneren Wand 17 des Stators 15 durch eine Lücke von ungefähr 0,003 bis 0,005 Inch auf dem Durchmesser beabstandet ist. Die Längsdicke oder Höhe des äußeren Teils 35 ist kleiner als die Distanz zwischen den beiden benachbarten Endringen 25. Eine Vielzahl von Durchlässen 39 erstrecken sich durch den äußeren Teil 35 für eine Verbindung mit den Inhalten im Gehäuse 13. Der Lagerkörper 29 besteht normalerweise aus einem metallischen Material, vorzugsweise Nitrierstahl. Ein elastisches Band 45 ist in einer Nut um den zylindrischen Umfang 37 des Lagerkörpers 29 angeordnet.
Betrachtet man die 2 und 3, so ist ein Spalt 12 zwischen der äußeren Wand 18 des Stators 15 und dem inneren Durchmesser des Gehäuses 13 ausgebildet. Der Spalt 12, der in seiner Größe in den Zeichnungen stark übertrieben dargestellt ist, beträgt vorzugsweise ungefähr 0,002 bis 0,008 Inch auf dem Durchmesser, aber er kann auch kleiner als 0,002 Inch sein. Der Spalt 12 hat eine radiale Breite zwischen dem äußeren Durchmesser des Stators 15 und dem inneren Durchmesser des Gehäuses 13, die ungefähr 0,0001 bis 0,020 Inch beträgt. Ein HTCM 14 oder ein anderes Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit (HTCM) 14 ist in dem Spalt 12 enthalten. Das HTCM 14 kann eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von 0,4 bis 10 Btu/(hr·ft°F) aufweisen. Der Bereich der Wärmeleitfähigkeit des HTCM kann weiter beschrieben werden als größer als 0,4 Btu/(hr·ft°F), größer als 1,0 Btu/(hr·ft°F) oder größer als 5,0 Btu/(hr·ft°F). In einer Ausführungsform sind die verbleibenden Hohlräume, die durch das Motorgehäuse 13 und die inneren Teile des Motors 11 gebildet werden, mit einem konventionellen dielektrischen flüssigen Schmiermittel oder Schmieröl gefüllt. Das konventionelle Schmiermittel würde eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das HTCM 14 aufweisen. Alternativ würde durch das Verbessern der thermischen Eigenschaften des Schmieröls durch Additive, um die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen, das Schmieröl dann als HTCM 14 fungieren und könnte dann nicht nur im Spalt 12 sondern im ganzen Motor 11 verwendet werden.
4 zeigt ein Verfahren für das Einführen des HTCM 14 in den Spalt 12, der zwischen dem inneren Durchmesser des Gehäuses 13 und der äußeren Wand 18 des Stators 15 ausgebildet ist. Dieses Verfahren wird vorzugsweise vor dem Zusammenbau und dem Installieren des Rotors 21 ausgeführt. Das Gehäuse 13 weist an beiden Enden des Gehäuses 13 Kanäle auf. Temporäre Abdichtungen oder Stopfen (nicht gezeigt) sind an den oberen und unteren Enden des zentralen Hohlraums 17 im Stator 15 angeordnet, um den Spalt 12 vom zentralen Hohlraum 17 des Stators 15 zu isolieren. Ein Vakuum 51 wird an einen Kanal 49 angelegt und betrieben, um den ringförmigen Spalt 12 zu evakuieren. Nachdem der ringförmige Spalt 12 evakuiert ist, wird eine HTCM-Quelle 14 mit dem Kanal 47 verbunden. Das HTCM 14 ist typischerweise viel viskoser als konventionelle dielektrische Schmiermittel, die in Motoren 11 verwendet werden, aber es sollte fähig sein, in den Spalt 12 mit Vakuumfülltechniken zu fließen. Das HTCM 14 wird in den Spalt 12 eingeführt, bis der Spalt 12 im Gehäuse 13 gefüllt ist. Der Kanal 47 wird dann abgedichtet und die Dichtungen oder Stopfen an den oberen und unteren Enden des zentralen Hohlraums 17 des Stators 15 werden entfernt. Nachfolgend wird der Rotor 21 im zentralen Hohlraum 17 installiert, und das Gehäuse 13 wird auf konventionelle Art mit Schmiermittel gefüllt. Das konventionelle Schmiermittel kann das HTCM 14 an den oberen und unteren Enden des ringförmigen Spalts 12 kontaktieren, aber es nicht aus dem Spalt 12 verdrängen. Vorzugsweise wird ein Schnittstellenkontakt zwischen dem HTCM 14 und dem Motorschmiermittel oben und unten am ringförmigen Spalt 12 verbleiben. Alternativ ist, wenn das Schmieröl selbst als HTCM 14 fungiert, um im gesamten Motor 11 verwendet zu werden, die Isolation des Spalts 12 vom zentralen Hohlraum 17 des Stators nicht erforderlich.
In einer anderen Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, könnten sich axial erstreckende Kanäle 60 in den äußeren Durchmesser des Stators 15 geschnitten werden, um das Oberflächengebiet, mit dem das HTCM 14 in Kontakt kommt, zu erhöhen. Die Kanäle 60 könnten sich umfangsmäßig um den Stator 15 erstrecken und sie können sich über die volle axiale Länge des Stators 15 erstrecken. Die Kanäle 60 erhöhen somit das Volumen des ringförmigen Spalts 12 und erhöhen dadurch die Menge des HTCM 14, das verwendet werden kann. Alternativ könnten Kanäle 60 in den äußeren Durchmesser des Stators 15 geschnitten werden, so dass sie sich schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsförmig erstrecken.
In einer anderen Ausführungsform, wie sie in 7 gezeigt ist, könnten sich axial erstreckende Kanäle 70 in den inneren Durchmesser des Gehäuses 13 geschnitten werden, um das Oberflächengebiet, mit dem das HTCM 14 in Kontakt kommt, zu erhöhen. Die Kanäle 70 erstrecken sich umfangsförmig um den inneren Durchmesser des Gehäuses 13 und über die volle Länge des Gehäuses 13. Die Kanäle 70 erhöhen auch das Volumen des ringförmigen Spalts 12 und erhöhen somit die Menge des HTCM 14, das verwendet werden kann. Alternativ könnten die Kanäle 70 in den inneren Durchmesser des Gehäuses 13 geschnitten werden, so dass sie sich schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsförmig erstrecken.
Betrachtet man die 8, so könnten Kanäle 60 und 70 sowohl in das Äußere des Stators 15 als auch das Innere des Gehäuses 13 geschnitten werden, um weiter das Oberflächengebiet, mit dem das HTCM 14 in Kontakt kommt, zu erhöhen. In den Ausführungsformen der 6 bis 8 weist der ringförmige Spalt 12 noch dieselbe Breite zwischen dem effektiven äußeren Durchmesser des Stators 15 und dem effektiven inneren Durchmesser des Gehäuses 13 wie in den Ausführungsformen der 1 bis 4 auf.
In zusätzlichen, nicht gezeigten Ausführungsformen ist der Spalt 12 mit anderen Typen von HTCMs gefüllt, wie Epoxidharz mit einem hohen Gehalt an Siliziumdioxid, Epoxidharz mit einem Diamantgehalt, Fasern, Proppant oder Keramik. Der Spalt 12 kann auch mit einer Kombination von HTCMs gefüllt werden.
Der Motor 11 kann als ein Teil eines Systems in einem Bohrlochgehäuse 40 funktionieren, wie das in 5 gezeigt ist. Der Motor 11 ist durch einen Dichtungsabschnitt 41 mit einer Pumpe 42 verbunden, die in einen Rohrstrang 43 ihren Austritt findet. Bohrlochfluid fließt typischerweise nach oben an dem Motor 11 vorbei zum Einlass der Pumpe 41.
Durch die Verwendung eines HTCM im ringförmigen Spalt 12, wie einem thermischem Schmierfett, einem Epoxidharz, einer Faser oder einer Keramik mit einem hohen Gehalt an Siliziumdioxid, wird die Wärmeübertragung vom Rotor und dem Stator zum Gehäuse 13 stark verbessert. Somit wird Wärme effizienter durch das Gehäuse 13 und in das Bohrlochfluid, das dahinter vorbeifließt, entfernt. Die verbesserte Wärmeübertragung kann die Lebensdauer des Motors durch eine geringere Betriebstemperatur verlängern. Weiterhin kann, da die Innentemperatur des Motors im Allgemeinen auf derselben Betriebstemperatur gehalten werden kann, der Motor bei höheren Außentemperaturen zuverlässig und effizient arbeiten.
Während die Erfindung nur in einigen ihrer Formen gezeigt wurde, sollte für einen Fachmann deutlich werden, dass sie nicht so begrenzt ist und sie verschiedenen Anderungen und Modifikationen unterliegen kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Elektromotor einer Tauchpumpe, umfassend: einen Stator, der starr in einem Gehäuse montiert ist, wobei der äußere Durchmesser des Stators und der innere Durchmesser des Gehäuses einen ringförmigen Spalt zwischen dem Stator und dem Gehäuse bilden; einen Rotor, der in einem zentralen Hohlraum des Stators angeordnet ist, wobei der Rotor eine Rotation relativ zum Stator ausführen kann; und ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit (HTCM), das im Spalt zwischen dem äußeren Durchmesser des Stators und dem inneren Durchmesser des Gehäuses angeordnet ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei das HTCM mindestens eines der folgenden Stoffe umfasst: a) ein thermisches Schmierfett; b) ein Epoxidharz mit einem hohen Gehalt an Siliziumdioxid; c) ein Material, das Fasern enthält; d) ein keramisches Material; e) ein Proppant-Material; oder f) ein Schmieröl mit Additiven, um die Wärmeübertragung zu erhöhen.
Motor nach Anspruch 2, wobei er weiter ein Schmiermittel umfasst, das im zentralen Hohlraum des Stators angeordnet ist, wobei das Schmiermittel eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das HTCM aufweist.
Motor nach Anspruch 1, weiter umfassend: mindestens einen sich axial, schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsmäßig erstreckenden Kanal relativ zur Achse des Gehäuses, geformt um den äußeren Durchmesser des Stators und sich erstreckend entlang einer Länge oder eines Umfangs des Stators; und wobei das HTCM in dem mindestens einen Kanal enthalten ist.
Motor nach Anspruch 1, weiter umfassend: mindestens einen sich axial, schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsmäßig erstreckenden Kanal relativ zur Achse des Gehäuses, geformt um den inneren Durchmesser des Gehäuses und sich erstreckend entlang einer Länge oder eines Umfangs des Gehäuses; und wobei das HTCM in dem mindestens einen Kanal enthalten ist.
Motor nach Anspruch 1, weiter umfassend: mindestens einen sich axial, schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsmäßig erstreckenden Statorkanal, der auf und um den äußeren Durchmesser des Stators ausgebildet ist; mindestens einen sich axial, schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsmäßig sich erstreckenden Gehäusekanal, der auf und um den inneren Durchmesser des Gehäuses ausgebildet ist; und wobei das HTCM den mindestens einen Statorkanal und den mindestens einen Gehäusekanal füllt.
Motor nach Anspruch 3, wobei sich das Schmiermittel und das HTCM an dem oberen und unteren Ende des ringförmigen Spalts in Kontakt miteinander befinden.
Motor nach Anspruch 1, wobei das HTCM eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,4 bis 10 Btu/(hr·ft°F) aufweist.
Motor nach Anspruch 1, wobei das HTCM eine Wärmeleitfähigkeit von größer als 0,4 Btu/(hr·ft°F) aufweist.
Motor nach Anspruch 1, wobei das HTCM eine Wärmeleitfähigkeit von größer als 1,0 Btu/(hr·ft°F) aufweist.
Motor nach Anspruch 1, wobei das HTCM eine Wärmeleitfähigkeit von größer als 5,0 Btu/(hr·ft°F) aufweist.
Motor nach Anspruch 3, wobei das HTCM eine Flüssigkeit ist, die eine größere Viskosität als das Schmiermittel aufweist.
Motor nach Anspruch 1, wobei der Spalt eine radiale Breite relativ zur Achse des Gehäuses aufweist, die im Bereich von 0,0001 bis 0,020 Inch liegt.
Tauchbares elektrisches Pumpsystem, umfassend: einen tauchbaren Elektromotor, umfassend: einen Stator, der starr in einem Gehäuse montiert ist, wobei der äußere Durchmesser des Stators und der innere Durchmesser des Gehäuses einen ringförmigen Spalt bilden; einen Rotor, der in einem zentralen Hohlraum des Stators angeordnet ist, wobei der Rotor sich relativ zum Stator drehen kann; ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit (HTMC), das den Spalt zwischen dem äußeren Durchmesser des Stators und dem inneren Durchmesser des Gehäuses füllt; und eine tauchbare Rotationspumpe, die sich im Wirkungseingriff mit dem Motor befindet und durch diesen angetrieben wird.
System nach Anspruch 14, wobei das HTCM ein thermisches Schmiermittel oder ein Schmieröl mit Additiven, um die Wärmeübertragung zu erhöhen, umfasst.
System nach Anspruch 14, weiter umfassend: mindestens einen sich axial, schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsmäßig erstreckenden Kanal relativ zu einer Achse des Gehäuses, geformt um den äußeren Durchmesser des Stators und sich erstreckend entlang einer Länge oder Umfangs des Stators; und wobei das HTCM mindestens in dem einem Kanal enthalten ist.
System nach Anspruch 14, weiter umfassend: mindestens einen sich axial, schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsmäßig erstreckenden Kanal relativ zur Achse des Gehäuses, geformt um den inneren Durchmesser des Gehäuses und sich erstreckend entlang einer Länge oder eines Umfangs des Gehäuses; und wobei das HTCM in dem mindestens einem Kanal enthalten ist.
System nach Anspruch 14, weiter umfassend: mindestens einen sich axial, schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsmäßig erstreckenden Statorkanal, der auf und um den äußeren Durchmesser des Stators ausgebildet ist; mindestens einen sich axial, schraubenförmig, spiralförmig oder umfangsmäßig erstreckenden Gehäusekanal, der auf und um den inneren Durchmesser des Gehäuses ausgebildet ist; und wobei das HTCM den mindestens einen Statorkanal und den mindestens einen Gehäusekanal füllt.
Verfahren für den Zusammenbau eines Tauchpumpenmotors, umfassend: (a) Installieren eines Stators innerhalb eines Gehäuses, wobei ein äußerer Durchmesser des Stators und ein innerer Durchmesser des Gehäuses zwischen sich einen ringförmigen Spalt bilden; (b) Hineinfließenlassen eines Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit (HTCM) in den Spalt; und (c) Montieren eines drehbaren Rotors innerhalb des zentralen Hohlraums des Stators.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt (b) das Isolieren des Spalts gegenüber einem zentralen Hohlraum des Stators umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei es weiter den Schritt des Füllens des zentralen Hohlraums des Stators mit einem Schmiermittel umfasst, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das HTCM aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das HTCM mindestens einen der folgenden Stoffe umfasst: a) ein thermisches Schmierfett; b) ein Epoxidharz mit einem hohen Gehalt an Siliziumdioxid; c) ein Material, das Fasern enthält; d) ein keramisches Material; e) ein Proppant-Material; oder f) ein Schmieröl mit Additiven, um die Wärmeleitung zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das HTCM-Material und das Schmiermittel an dem oberen und unteren Ende des Spalts Schnittflächen zueinander aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Isolation des Spalts gegenüber dem zentralen Hohlraum entfernt wird, während der Schritt des Füllens des zentralen Hohlraums mit einem Schmiermittel, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das HTCM aufweist, ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das HTCM-Material eine Flüssigkeit umfasst, die eine größere Viskosität als das Schmiermittel aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt (b) das Evakuieren des ringförmigen Spalts und dann das Pumpen des HTCM in den ringförmigen Spalt umfasst.