JP2015522768A - カプセル化された磁気アセンブリ、ギャップをパージする方法、回転機械、および石油/ガスプラントの説明 - Google Patents
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Abstract
カプセル化された磁気アセンブリが、少なくとも1つの磁極片61と、カプセル化筐体3とを備え、磁極片61に隣接するカプセル化筐体の少なくとも1つの部分が存在する。カプセル化筐体と機械の部品との間のギャップをパージするために、少なくとも1つの凹所5が、流体流を確立するために、筐体部分に隣接して、カプセル化筐体3内に設けられている。典型的には、磁気アセンブリは磁気軸受である。【選択図】図5
Description
本明細書に開示する主題事項の実施形態は、全体的に、カプセル化された磁気アセンブリ、磁気アセンブリのカプセル化筐体と機械の部品との間のギャップをパージする方法、回転機械、および石油/ガスプラントに関する。
そのような磁気アセンブリの典型的な用途は、機械の磁気軸受部品用である。
磁気軸受は、磁気浮上を使用して負荷を支持する軸受である。
磁気軸受は、物理的な接触をせずに機械を支持し、例えば、磁気軸受は機械の回転シャフトを浮上させ、非常に小さい摩擦で、機械的摩耗なしに相対運動を可能にすることができる。
磁気軸受は、ギャップによって分離されているステータアセンブリおよびロータアセンブリを備え、ギャップは空気ギャップであることが多く、より一般的にはガスギャップである。ステータアセンブリは、通常磁極片およびコイルを備える。そのような軸受は、例えば米国特許第5,095,237号から公知である。
ロータアセンブリは、例えば回転シャフトのジャーナルである、回転機械の部品であることができることに留意されたい。
磁気軸受は、発電、石油精製、工作機械加工、および天然ガスパイプラインなどの産業用途で使用されている。
特定の産業用途では、磁気軸受の構成要素が、サワーガスなど、例えば腐食流体に接触する可能性があるので、磁気軸受は、カプセル化される(産業界で通常使用される用語は「缶に封入される(canned)」である)必要があり、このことは、磁気軸受のステータアセンブリが通常は封止された筐体内に配置されることを意味する。そのような軸受は、例えば、欧州特許第1967286号、欧州特許第1967287号、欧州特許第1967288号および欧州特許第1967289号から公知である。
磁気軸受の中で通常使用されるギャップは、非常に小さく、例えば0.5mmである。
ロータとステータとの間の相対運動によって、ギャップ内の流体は、ロータの原動機から動力を吸収する傾向があり、それによって機械の全体的効率が低下する。吸収された動力は、一般に「風損(windage loss)」と呼ばれる。吸収された動力は熱に変換され、その熱によって流体の温度が上昇し、その結果、ロータおよびステータの外囲面の温度が上昇する。
風損は、流体の濃度、軸受の軸線の長さ、およびロータとステータとの間のギャップに線形的に比例する。風損は、軸受のロータの半径の四乗および回転速度の三乗にも比例する。このことは、風損が軸受の寸法、および回転機械の速度と共に増加することを意味する。「石油およびガス」用途では、風損が数千ワットの値に容易に到達する可能性がある。
磁気軸受は、回転機械に対する信頼性、可用性、保全性および安全性限界を保証するために、作動温度の限界を有し、風損およびその影響を制限し、制御下に維持する必要がある。
これらの問題を解決するために、ギャップ内に流体流を確立することが提案されてきた。
それでもやはり、ギャップの寸法が小さいために、流体を移動させるために高い圧力差が必要であり、および/または流体がギャップ内で相対的にゆっくりと移動する。
特定の空気流を使用することに基づいて磁気軸受を冷却する解決策は、米国特許第7,315,101号に記載されているが、この磁気軸受は、カプセル化されていないことに留意されたい。単純な構成によって大きな冷却効果が働く磁気軸受装置を得るために、後部方向に空気流を形成するフィンが、機械の回転シャフトの後部および外側直径に配置される。フィンの回転によって生成された空気流を圧縮された渦流に転換する発電機が存在する。冷却風が、回転シャフトの駆動力によって生成される。冷却風が通過し、軸方向に伸びる特定の冷却風流路が、機械の回転シャフトの中、より詳細には、機械の回転シャフトと磁気軸受(図1参照)のロータアセンブリとの間に形成され、すなわちギャップから離れて形成される。
磁気軸受は、磁気アセンブリの特定の実施形態であると考えることができることに留意されたい。カプセル化された磁気アセンブリは、例えば、欧州特許第2448088号および欧州特許第2450585号から公知である。
したがって、ギャップ内のガスをパージすることに関して、ならびに磁気アセンブリの冷却に関して改善された性能を有する解決策が必要である。
特に、他の磁気アセンブリよりも多くの設計上の制約があるカプセル化された磁気軸受に対してこの必要があると思われる。
本発明の第1の態様は、カプセル化された磁気アセンブリである。
本発明の実施形態によれば、カプセル化された磁気アセンブリが、少なくとも1つの磁極片と、カプセル化筐体とを備え、前記カプセル化筐体の少なくとも1つの部分が、前記少なくとも1つの磁極片に隣接し、少なくとも1つの凹所が、流体流を確立するために、前記少なくとも1つの部分に隣接して、前記カプセル化筐体内に設けられており、前記少なくとも1つの凹所が、前記流体流を促進するように形成されている。
そのようなカプセル化された磁気アセンブリは、磁気軸受内ばかりでなく、例えば、電動機および「石油およびガス」産業向け発電機のロータおよび/またはステータ内でも、様々な用途を見出すことができる。
いくつかの有利な特徴および変形形態を以下に説明する。
カプセル化された磁気アセンブリが少なくとも2つの磁極片を備えることができ、この場合、前記カプセル化筐体の少なくとも2つの部分が、前記少なくとも2つの磁極片にそれぞれ隣接し、凹所が、前記カプセル化筐体の前記少なくとも2つの部分の両方に隣接して、前記カプセル化筐体の中に設けられている。
前記凹所を細長くすることができ、この場合、前記カプセル化筐体の前記少なくとも2つの部分が、前記細長い凹所に関して異なる側面上にある。
カプセル化された磁気アセンブリが、複数の磁極片を備えることができ、前記カプセル化筐体の複数の部分が、前記磁極片に隣接することができる。
カプセル化された磁気アセンブリは、別の同一または類似のカプセル化された磁気アセンブリに付随する、または取り付けられるように構成され得る。
前記少なくとも1つの磁極片は、永久磁石の部分であることができ、または永久磁石に取り付けることができる。
前記少なくとも1つの磁極片は、電磁石の部分であることができ、または電磁石に取り付けることができる。
カプセル化された磁気アセンブリは、回転するカプセル化された磁気アセンブリとして構成され得る。
カプセル化された磁気アセンブリは、回転しないカプセル化された磁気アセンブリとして構成され得る。
カプセル化された磁気アセンブリは、ステーターロータアセンブリの構成要素であることができる。
カプセル化された磁気アセンブリは、アウトサイドインのステーターロータアセンブリ、すなわち、ステータによって作用を受けるロータが、ステータによって少なくとも部分的に画定される空洞内に配置されるアセンブリであることができる。
カプセル化された磁気アセンブリは、インサイドアウトのステーターロータアセンブリ、すなわち、ロータ上に作用するステータが、ロータによって少なくとも部分的に画定される空洞内に配置されるアセンブリであることができる。
カプセル化された磁気アセンブリは、軸方向のステーターロータアセンブリの構成要素、すなわち、カプセル化された磁気アセンブリおよびその磁気補足物が、ロータの軸線に対して平行ではない態様で、例えばロータの軸線に対して直角に配列されているアセンブリであることができる。
カプセル化された磁気アセンブリは、半径方向のステーターロータアセンブリの構成要素、すなわち、カプセル化された磁気アセンブリおよびその磁気補足物が、ロータの軸線に対して平行である態様で、配列されているアセンブリであることができる。
本発明の第2の態様(第1の態様の応用であると考えることができる)は、カプセル化された磁気軸受である。
本発明の実施形態によれば、カプセル化された磁気軸受が、複数の磁極片と、カプセル化筐体とを備え、カプセル化筐体の複数の部分が磁極片に隣接し、少なくとも1つの凹所が、流体流を確立するために、少なくとも1つの部分に隣接して、カプセル化筐体内に設けられており、前記少なくとも1つの凹所が、前記流体流を促進するように形成されている。
いくつかの有利な特徴および変形形態を以下に説明する。
前記流体流は、典型的には、特に高速回転速度用の磁気軸受の中のガス流である。
有利なことに、流体流を確立するために、複数の凹所が、前記筐体部分に隣接して、前記カプセル化筐体の中に設けられている。
前記凹所の全面積が、典型的には、前記複数の部分の全面積の約0.3倍から約0.7倍であり、このようにして、凹所が存在しても、回転可能な部品に対する支持が保証される。好適には、前記凹所は前記複数の筐体部分の全面積の約0.5倍である。
前記複数の磁極片は、円形に配置され得る。
前記複数の磁極片は、半径方向に延在することができる。
前記カプセル化筐体は、前記筐体部分を備える円柱形スリーブを備えることができる。
前記複数の筐体部分が、典型的には8個から32個の筐体部分からなり、有利には、前記複数の筐体部分が、16個から24個の筐体部分からなり、更に有利には、前記複数の筐体部分が、約20個の筐体部分からなる。
典型的には、前記凹所が約4.0mmよりも小さく、有利には、前記凹所の深さが約1.5mmから約3.5mmの間であり、より有利には、前記凹所の深さが約2.5mmである。
前記カプセル化筐体は、約0.4mmから約1.0mmの間の厚さを含む金属薄板を備えることができ、有利には、前記カプセル化筐体は、約0.5mmの厚さを含む金属薄板を備える。
前記凹所が、曲げた金属薄板からなることができ、有利には、前記曲げた金属薄板が、約0.5mmから約1.5mmの間の曲げ半径を含む。
カプセル化された磁気軸受が、コイル支持体を更に備えることができ、有利には、前記凹所が前記コイル支持体に隣接している。
有利には、前記流体流が前記凹所内に入ることを促進するために、前記凹所が、傾斜した入口を備え、前記傾斜した入口は、0.6と前記凹所の水力直径との積よりも大きい、または概ね等しい半径を含む丸みからなることができる。
前記カプセル化筐体は、入力フランジを備えることができ、この場合、前記入力フランジは環形状を含むことができ、前記丸みは前記環の内側円に配置可能である。
有利には、前記流体流が前記凹所から出ることを促進するために、前記凹所が、傾斜した出口を備えることができ、前記傾斜した出口は、0.6と前記凹所の水力直径との積よりも大きい、または概ね等しい半径を含む丸みからなることができる。
前記カプセル化筐体は、出力フランジを備えることができ、この場合、前記出力フランジは環形状を含むことができ、前記丸みは前記環の内側円に配置可能である。
前記カプセル化筐体は、典型的には樹脂によって充填される。
本発明の第3の態様は、磁気軸受のカプセル化筐体と回転可能な部品との間のギャップをパージする方法である。
本発明の実施形態によれば、磁気アセンブリのカプセル化筐体と機械の部品との間のギャップをパージする方法であって、前記ギャップに隣接して、前記カプセル化筐体の中に少なくとも1つの凹所を設けるステップと、前記凹所を横切って圧力差を生成するステップと、前記凹所内に流体流を確立するステップとを含む方法であって、前記凹所が、前記流体流を促進するように形成される、方法。
前記部品が、前記磁気アセンブリによって支持され得る。
磁気アセンブリの前記カプセル化筐体は、磁気軸受のカプセル化筐体であることができる。
前記部品および前記筐体は、互いに対して移動することができ、特に前記部品は、前記筐体に対して回転することができる。
いくつかの有利な特徴および変形形態を以下に説明する。
典型的には、方法は、前記ギャップに隣接する前記カプセル化筐体の中に複数の凹所を設けるステップと、各前記複数の凹所の中に流体流を確立するステップとを含む。
前記ギャップは、典型的には約0.2mmから約1.2mmの間であり、より典型的には約0.8mmである。
典型的には、前記凹所が約4.0mmよりも小さく、有利には、前記凹所の深さが約1.5mmから約3.5mmの間であり、より有利には、前記凹所の深さが約2.5mmである。
有利には、前記凹所は軸方向に延在する。
有利には、前記凹所は磁気軸受の第1の側面から磁気軸受の第2の側面に軸方向に延在する。この場合、磁気軸受の第1の側面と磁気軸受の第2の側面との間に圧力差が確立され、前記圧力差は0.05バール(bar)から10.0バールの範囲であることができる。
有利には、前記凹所はまっすぐである。
前記凹所は、円内に対称的に配置可能である。
方法は、前記流体流が前記凹所内に入ることを促進するために、傾斜した入口を設ける有利なステップを更に含むことができる。
方法は、前記流体流が前記凹所から出ることを促進するために、傾斜した出口を設けるステップを更に含むことができる。
前記凹所の全面積が、典型的には、前記複数の部分の全面積の約0.3倍から約0.7倍であり、このようにして、凹所が存在しても、回転可能な部品に対する支持が保証される。好適には、前記凹所は前記複数の筐体部分の全面積の約0.5倍である。
前述のアセンブリおよび/または軸受および/または方法は、有利には回転機械、すなわち少なくとも2つの軸受アセンブリによって支持される回転可能なシャフトを備える機械用に使用可能である。
典型的には、少なくとも2つの軸受が使用されるであろう。
凹所は少なくとも1つであるべきであるが、しかし、有利には2つ以上、例えば複数である。
回転機械は、圧縮機または膨張機であることができる。
回転機械は、電動機または発電機であることができる。
本発明によるカプセル化された磁気アセンブリまたは磁気軸受によって、極めて高速で回転する回転機械を石油/ガスプラントに提供することができる。
本発明によるカプセル化された磁気アセンブリまたは磁気軸受によって、回転機械の磁気アセンブリまたはカプセル化された磁気軸受のために、極めて効率的な冷却システムを石油/ガスプラントに提供することができる。
本明細書に組み込まれ、本明細書の部分を構成する添付の図面によって、本発明の実施形態を図示し、説明と共にこれらの実施形態を説明する。
例示的な実施形態の以下の説明は、添付の図面の中で図示する磁気軸受を指示する。異なる図面の中の同じ参照符号は、同じまたは類似の要素を識別する。以下の詳細な説明は本発明を限定せず、むしろ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。
添付の図面は見やすいように寸法が拡大されていることが多く、言い換えれば添付の図面は互いの間で完全に縮尺通りではないことに留意されたい。
本明細書全体を通して「一実施形態(one embodiment)」または「1つの実施形態(an embodiment)」への参照は、1つの実施形態に関連して説明する特定の形態、構造または特徴が、開示する主題事項の少なくとも1つの実施形態に含まれるということを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所で出現する「一実施形態の中で」または「1つの実施形態の中で」という語句は、必ずしも同じ実施形態を参照しているのではない。更に、特定の形態、構造または特徴は、1つまたは複数の実施形態の中で任意の適切な態様で組み合わされることが可能である。
図1は、例えば、圧縮機または膨張機などの機械の回転シャフト2(ジャーナルだけが図示されている)を支持する磁気軸受1を示す。典型的には、本発明による回転機械が、以下に説明し、特許請求する磁気軸受と同一または類似の少なくとも2つの磁気軸受を備えることになる。
この図面は、カプセル化筐体3、および筐体3によってカプセル化された部品4に分割された磁気軸受を示す。
筐体3は、薄い円柱形スリーブ部分と、対向する側面でスリーブ部分に結合された2つの厚い環形状フランジからなり、スリーブ部分とシャフト2との間に、例えば約0.2mmから約1.2mmの間の小さいギャップが存在する。
図1は、特定の配置のみにおける、本発明による磁気軸受の実施形態の非常に概略的な横断面図であることに留意されたい。
別の特定の配置で、非常に概略的な横断面図を図2に示す。小さいギャップの代わりに、カプセル化筐体3の中の凹所、より詳細にはカプセル化筐体3のスリーブ部分の中の凹所に相当する通路5が存在する。そのような凹所の深さは、例えば1.0mmから4.0mmの間であることができる。
シャフト2が静止している場合、かつより重要なことには、シャフト2が回転している場合、通路5のために、流体は軸受1の一方の側面から軸受1の他方の側面までかなり容易に流れることができる(図2の矢印参照)。
図1および図2をより良く理解するために、図4を参照されたい。図4は、図1および図2ほど概略的ではないが、図1はAAの横断面図であり、図2はBBの横断面図であると考えることができる。この図から、複数のギャップおよび複数の通路(すなわち、凹所)が存在し、部品4が少なくとも磁極片アセンブリ6およびコイル7を備えることが見える。磁極片アセンブリ6は、アセンブリ本体および複数の磁極片を備える。コイル7は磁極片の周りにそれぞれ巻き付けられている。
同じ流体が、軸受1の両側面上に、ギャップ内および通路5内に存在し、シャフト2の回転中に、流体は通路5に沿って(すなわち、軸方向に)流れるばかりでなく、ギャップから隣接する通路5へ(すなわち、接線方向に)、および通路5から隣接するギャップへ(すなわち、接線方向に)も流れる。この設計、および類似の設計によって、ギャップ内の加熱された流体は、軸受から非常に効果的に除去されることが可能であり、加えて、新しい冷熱流体がギャップ内および通路内の両方に(直接)軸受に供給されて、それによって、非常に効果的な冷却が達成される。
流体を循環させるために、圧力差が軸受1の2つの側面間に確立され、すなわち、一方の側面で高圧であり(相対的に)、他方の側面で低圧である(相対的に)。高圧は、圧縮機管束の段の1つから専用抽出ダクトを使用することによって、または冷却流体用の専用圧縮機段を使用することによって得ることができる。第2の代替形態によれば、回転機械の内部で、または回転機械の外部で(しかし回転機械に関連する)、専用圧縮機またはファンによって冷却流体圧縮を生成することが可能である。
圧力差の値は、複数の設計パラメータに依存するが、相対的に幅広い通路ならびに狭いギャップの存在の利点を生かす。実際に、幅広い通路によって、従来技術による解決策よりもはるかに圧力降下が小さい。これは、流体を循環させるためにより低い圧力差を利用することが可能であるということを意味する。
冷却流体の1つの物質または複数の物質に関して、いくつかの可能性がある。一般的に、最も便利な解決策は、適切なプロセスガスを使用することである。それでもやはり、圧縮機が配置されるプラント内で既に利用可能な流体に依存して、専用の流体、例えば、蒸気、空気、窒素などを使用することが可能である。
図1に示すように、従来技術の解決策は、カプセル化筐体スリーブの全周囲で均一のギャップを提供しており、図2および図4の符号5で示す凹所は存在しないことに留意されたい。
図3は、図1および図2の実施形態の磁極片アセンブリ6を示す。
磁極片アセンブリ6は、アセンブリ本体60、ならびに複数の磁極片61および62を備える。アセンブリ本体60は、トロイド形状を含み、磁極片61および62は、アセンブリ本体60から突出し、トロイドの中心に向かって半径方向に延在する。この特定の実施形態では、いくつかの磁極片61が小さい寸法を含み、いくつかの磁極片62は大きい寸法を含む。この特定の実施形態では、すべての磁極片61および62は、コイル7の巻線を受ける、特に同じ寸法の空間63によって分離されている。
図4では、コイル7ならびにカプセル化筐体3の中の凹所5が示され、各磁極片はその周りにそれ自体の巻線を備える。
図4から、ジャーナル2(略円柱形である)に面するカプセル化筐体3の面の中に、ジャーナル2(本明細書では筐体3とシャフト2との間に小さいギャップのみが存在する)に隣接する部分が、凹所5と交互になっている。
シャフトに対して良好な支持を確立するために、凹所の全面積は、ジャーナルに隣接する全面積に対して大きすぎてはいけない(すなわち、前述の部分)。この特定の実施形態では、20個の凹所5(および対応する20個のジャーナル隣接部分)が存在し、各凹所5が約6°の角度広がりに対応しており、したがって、凹所の全体的な広がりは約120°であり、一方、ジャーナル隣接部分の全体的な広がりは約240°である。このことは、凹所の全面積がジャーナル隣接部分の全面積の約0.5倍であることを意味し、代替の実施形態によれば、凹所の全面積がジャーナル隣接部分の全面積の約0.3倍から約0.7倍の間である。
凹所の数は実施形態によって異なる。例えば、凹所は8個から32個の範囲であることができ、より詳細には、16個から24個の範囲であることができる。
凹所5の1つおよび隣接する領域が、図5に詳細に示されている。
既に言及した要素に加えて、図5は、「コイル支持体」または「コイルロッカー」8、および樹脂9によって充填された空間を示す。コイル支持体8は、2つの別個のコイル7の2つの対向する側面を定位置に維持するために使用される機械的部品である。図4で、コイルは黒い矩形として図示されているが、参照符号は付いていない。樹脂は、良好な電気的絶縁および良好な機械的強度を保証するために、空所を充填する目的で使用される。
図5を考察すると、カプセル化筐体3のために使用される金属薄板の厚さは、約0.4mmから約1.0mmの間であり、詳細には約0.5mmである。ジャーナル2とカプセル化筐体3との間の小さいギャップ(図5の上方部分および下方部分)は、約0.2mmから約1.2mmの間であり、詳細には約0.8mmである。凹所5の深さ(ジャーナル2の外面に対して)は、約4.0mmよりも小さく、詳細には約1.5mmから約3.5mmの間であり、より詳細には約2.5mmである。カプセル化筐体3の金属薄板の曲げ半径は、約0.5mmから約1.5mmの間である。
凹所5は、金属薄板を曲げることによって得られる。不必要な材料応力を回避するために、凹所5の両側面上のジャーナル2近傍の曲げ半径(例えば1.0〜1.5mm)は、凹所5の両側面上のジャーナル2から遠い曲げ半径(例えば0.5〜1.0mm)よりも大きい。
凹所5は、コイル支持体8に隣接する。このようにして、凹所5内の圧力下で流体による、金属薄板3(非常に薄い)上への機械的作用が、コイル支持体8によって釣り合う。
以下に、凹所5をそれらの長手方向の延在部に関して、したがって、図1および図2を全体的に参照し、図6および図7を詳細に参照して説明することにする。
凹所5は、まっすぐであり、軸受1の2つの対向する側面の間に配置されている。
好適には、図7に示すように、それらは流体流を凹所5内に促進するために傾斜した入口を備える。追加的および好適には、それらは流体流が凹所5から出ることを促進するために傾斜した出口を更に備える(このことはどの図面にも図示されていない)。
凹所の傾斜した入口および出口は、0.6と対応する凹所の「水力直径」との積よりも大きい、または概ね等しい半径を含む丸みからなることができる。導管の「水力直径」は、導管の断面積の4倍対導管の断面の濡れ縁の比である。図5および図6および図7の特定の実施形態を参照すると、半径は約1.8mmである。
図面の実施形態では、カプセル化筐体3は、入力フランジ(図6および図7の符号32)および出力フランジの両方を備えることができ、両方のフランジは環形状を含むことができる。これらのフランジは図1および図2にも示されているが、符号は付いていない。フランジ32の厚さは、カプセル化筐体のスリーブ部分31の厚さよりもはるかに大きく、その厚さは、例えば約3mmから約7mmであることができる。この場合、丸み33は前記環の内側円に配置される。
樹脂9が、カプセル化された磁気軸受内の空所を回避するために、コイル7間の空所(図5参照)内ばかりでなく、他の空所内にも配置されていることが、図6および図7から見られる。
本発明による1つまたは複数のカプセル化された磁気軸受は、ジャーナルの直径が、例えば100mmから300mmであり、その回転速度が、例えば8000RPM(回数/分)から12000RPMまでなど、かなり速い磁気軸受の用途に特に有益である。本発明は、特に「石油/ガス」用途向けであると考えられてきた。
まさに説明したカプセル化された磁気軸受の実施形態は、磁気軸受のカプセル化筐体と例えば回転機械の部品との間のギャップをパージする方法実施し、回転機械の部品は、磁気軸受によって回転可能に支持されている。
まさに説明したカプセル化された磁気軸受の実施形態は、磁気軸受のカプセル化筐体と例えば回転機械の部品との間のギャップをパージする方法実施し、回転機械の部品は、磁気軸受によって回転可能に支持されている。
図8の流れ図は、そのような方法の特定の実施形態に相当する。
図8の方法は、軸受の2つの側面の間に配置され、カプセル化筐体とジャーナルとの間のギャップに隣接して、カプセル化筐体の中に凹所を設けるステップ(ステップ801)と、凹所に傾斜した入口を設けるステップ(ステップ802)と、凹所に傾斜した出口を設けるステップ(ステップ803)と、軸受の2つの側面の間に圧力差を生成するステップ(ステップ804)と、凹所内に流体流を確立するステップ(ステップ805)とを含む。用途に応じて、圧力差は例えば0.05バールから10.0バールであることができる。
本発明によるカプセル化された磁気軸受によって、「石油およびガス」用途向け(すなわち、石油および/またはガスを取り扱うための)プラントに極めて速い回転速度の回転機械、すなわち、電動機および/または圧縮機および/または膨張機を設けることが可能である。回転速度は、例えば、12000RPM(上記に言及済み)を超えることができ、20000RPMに達することができる。
本発明によるカプセル化された磁気軸受によって、「石油およびガス」用途向け(すなわち、石油および/またはガスを取り扱うための)プラントに非常に効率的な冷却システムを回転機械のカプセル化された磁気軸受のために設けることが可能である。実際、従来技術の解決策に対して、より少ない冷却流体および/またはより低い圧力の冷却流体が必要である。
1 磁気軸受(磁気アセンブリ)
2 回転シャフト(ジャーナル)
3 カプセル化筐体(金属薄板)
4 部品
5 通路(凹所)
6 磁極片アセンブリ
7 コイル
8 コイル支持体
9 樹脂
31 スリーブ部分
32 フランジ
33 丸み
60 アセンブリ本体
61 磁極片
62 磁極片
63 空間
2 回転シャフト(ジャーナル)
3 カプセル化筐体(金属薄板)
4 部品
5 通路(凹所)
6 磁極片アセンブリ
7 コイル
8 コイル支持体
9 樹脂
31 スリーブ部分
32 フランジ
33 丸み
60 アセンブリ本体
61 磁極片
62 磁極片
63 空間
Claims (21)
- カプセル化された磁気アセンブリ(1)が、少なくとも1つの磁極片(61、62)と、カプセル化筐体(3)とを備え、前記カプセル化筐体(3)の少なくとも1つの部分が、前記少なくとも1つの磁極片(61、62)に隣接し、少なくとも1つの凹所(5)が、流体流を確立するために、前記少なくとも1つの部分に隣接して、前記カプセル化筐体(3)内に設けられており、前記少なくとも1つの凹所(5)が、前記流体流を促進するように形成されている、カプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 前記少なくとも1つの凹所(5)が、前記流体流を促進するために傾斜した入口を備える、請求項1に記載のカプセル化された磁気軸受(1)。
- 前記少なくとも1つの凹所(5)が、前記流体流を促進するために傾斜した出口を備える、請求項1または2に記載のカプセル化された磁気軸受(1)。
- 前記カプセル化された磁気アセンブリ(1)が少なくとも2つの磁極片(61、62)を備え、前記カプセル化筐体(3)の少なくとも2つの部分が、前記少なくとも2つの磁極片(61、62)にそれぞれ隣接し、凹所(5)が前記カプセル化筐体(3)の前記少なくとも2つの部分の両方に隣接して、前記カプセル化筐体(3)の中に設けられている、請求項1から3のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 前記凹所(5)が細長く、前記カプセル化筐体(3)の前記少なくとも2つの部分が、前記細長い凹所(5)に関して異なる側面上にある、請求項1から4のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 前記カプセル化された磁気アセンブリ(1)が、カプセル化された磁気軸受(1)であり、複数の磁極片(61、62)と、カプセル化筐体(3)とを備え、前記カプセル化筐体(3)の複数の部分が、前記磁極片(61、62)に隣接し、少なくとも1つの凹所(5)が、流体流を確立するために、前記部分の少なくとも1つに隣接して、前記カプセル化筐体(3)の中に設けられている、請求項1から5のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 複数の凹所(5)が、流体流を確立するために、前記筐体(3)の部分に隣接して、前記カプセル化筐体(3)の中に設けられている、請求項1から6のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 前記凹所(5)の全面積が、前記複数の部分の全面積の約0.3倍から約0.7倍である、請求項1から7のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 前記複数の筐体(3)の部分が、8個から32個の筐体(3)の部分からなる、請求項1から8のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 前記凹所(5)の深さが、約4.0mmよりも小さい、請求項1から9のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 前記カプセル化された磁気アセンブリ(1)が、コイル支持体(8)を更に備え、前記凹所(5)が前記コイル支持体(8)に隣接している、請求項1から10のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 前記流体流が前記凹所(5)内に入り、前記凹所(5)を出ることを促進するために、前記凹所(5)が、傾斜した入口および/または傾斜した出口を備える、請求項1から11のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)。
- 磁気アセンブリ(1)のカプセル化筐体(3)と機械の部品との間のギャップをパージする方法であって、
前記ギャップに隣接して、前記カプセル化筐体(3)の中に1つまたは複数の凹所(5)を設けるステップと、
前記1つまたは複数の凹所(5)を横切って圧力差を生成するステップと、
前記1つまたは複数の凹所(5)内に流体流を確立するステップと
を含む方法であって、前記1つまたは複数の凹所(5)が、前記流体流を促進するように形成される、方法。 - 磁気アセンブリ(1)の前記カプセル化筐体(3)が、磁気軸受(1)のカプセル化筐体(3)であり、機械の前記部品が、前記磁気軸受(1)によって回転自在に支持される、請求項13に記載の方法。
- 前記凹所(5)が、前記磁気軸受(1)の第1の側面から前記軸受(1)の第2の側面まで延在し、圧力差が、前記磁気軸受(1)の前記第1の側面と前記軸受(1)の前記第2の側面との間に確立される、請求項13または請求項14に記載の方法。
- 少なくとも1つのカプセル化された磁気アセンブリ(1)を備える回転機械であって、前記カプセル化された磁気アセンブリ(1)が、少なくとも1つの磁極片(61、62)と、カプセル化筐体(3)とを備え、前記カプセル化筐体(3)の少なくとも1つの部分が、前記少なくとも1つの磁極片(61、62)に隣接し、少なくとも1つの凹所(5)が、流体流を確立するために、前記少なくとも1つの部分に隣接して、前記カプセル化筐体(3)の中に設けられており、前記少なくとも1つの凹所(5)が前記流体流を促進するように形成されている、回転機械。
- 請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)を備える、請求項16に記載の回転機械。
- 非常に高速の回転速度の回転機械を備える石油/ガスプラント。
- 請求項16または17に記載の回転機械を備える、請求項18に記載の石油/ガスプラント。
- 前記カプセル化された磁気アセンブリ(1)用の非常に効率的な冷却システムを備えるカプセル化された磁気アセンブリ(1)を備える、石油/ガスプラント。
- 請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ(1)を備える、請求項20に記載の石油/ガスプラント。
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