JP2794178B2 - 圧縮装置 - Google Patents

圧縮装置

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    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軸受を持つ高周波電動機が圧縮段に結合さ
れ、圧縮段と共に外部に対して気密な共通のハウジング
内に設けられ、共通なハウジングが高周波電動機、軸受
及び圧縮段の冷却のため液体により包囲されている、高
周波電動機により駆動される圧縮装置に関する。
〔従来の技術〕
海底で採取される天然ガスを送出すため、海面より上
にあるプラツトホーム上に設置される圧縮機が今まで使
用されていた。水中の深い所及び氷海では、海面上にお
けるプラツトホームの確実な固定が困難である。水中に
存在する低い温度の有利な効果も圧縮過程には利用され
ない。
なるべく放射性物質を含むガスを送出すため、外気に
対して気密に電動機のハウジングに結合されるハウジン
グを持つ圧縮機も公知である（ドイツ連邦共和国特許出
願公開第1811232号明細書）。２つの電動機はかご形誘
導電動機で、そのかご形回転子は圧縮機軸の両端に片持
ちされて設けられている。電動機ハウジングは圧縮機ハ
ウジングと全く同様に気密である。圧縮機軸受は、磁気
吸引力及び回転子の重量により生ずる力を付加的に受け
ている。圧縮機ハウジングと電動機ハウジングとの間の
密封片は必要でない。圧縮機と電動機との結合部を通し
てガスが電動機空間へ入るので、電動機ハウジング、取
付けフランジ及び反対側端板は、生ずる正圧を考慮して
構成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、水中の深い所例えば海底で採取され
る天然ガスの送出しに適した圧縮装置を提供することで
ある。
〔課題を解決するための手段〕
このため本発明によれば、軸受が磁気軸受であり、ハ
ウジングが圧縮段の範囲で圧縮段の流れ通路から僅か離
れて構成され、圧縮段群間のガス接続導管が表面冷却器
としてハウジングの周りに設けられ、かつハウジングの
周りの液体により直接冷却され、吸入側ガス導管も表面
冷却器として構成されている。
〔発明の効果〕
こうして本発明によれば、軸受が磁気軸受として構成
されているので、その冷却や潤滑が不要であり、保守又
は点検の不可能な水中の深い所に設置される圧縮装置に
使用してその効果を大いに発揮する。また圧縮段群間の
ガス接続導管が、表面冷却器としてハウジングの周りに
設けられ、また吸入側ガス導管も表面冷却器として、ハ
ウジングの周りの液体により直接冷却され、従つて液体
の対流により自然冷却が行われるので、液体の低い温度
を、圧縮されるガスの冷却のために簡単かつ効果的に利
用することができる。
電動機、軸受及びガスの冷却は、共通なハウジングを
包囲する液体により最適に行なわれる。この場合ハウジ
ングに冷却ひれを設けるのがよい。
軸の位置は水平、垂直又は所望の中間位置にすること
ができる。例えばハウジングを包囲する液体及びバラス
ト室内のガス圧により制御される自動水平装置により軸
の位置を一定に保つのがよい。
圧縮段におけるガスの圧縮が、ハウジングを包囲する
低温液体の作用により、断熱圧縮の場合より小さいポリ
トロープ指数で行なわれることによつて、エネルギ節約
が行なれる。これは、ハウジングが圧縮段の範囲で収縮
されて、戻り通路やデイフユーザのような流れを導く構
成部分を外部の液体が包囲していることによつて、特に
助長される。
圧縮段群間の接続導管が表面冷却器として構成され、
これらの導管が内側にガスを通され、ハウジングを包囲
する液体により外側を洗われることによつて、更にエネ
ルギ節約が行なわれる。表面冷却器は例えば環状冷却器
としてハウジングの周りに設けることができる。
こうして再冷却されるガスの一部を高周波電動機の回
転子冷却及び磁気軸受の冷却に使用することができる。
吸入される高温ガスが、最初の圧縮段の吸入管片へ入
る前に、表面冷却器として構成された吸入導管を通る時
にも、更にエネルギ節約が可能である。
吸入が軸線方向に行なわれると、圧縮段への最適な流
入が行なわれる。
圧縮段又は圧縮段群が高周波電動機の軸端上に設けら
れていると、少数の軸受を持つこじんまりした構造が得
られる。
できるだけ少ない軸線方向荷重を得るために、冷却器
の配置が不利にならない限り、圧縮段又は圧縮段群の背
面を向き合わせて設けるのがよい。
高周波電動機は、特に励磁機を同じ軸上に設ける場
合、二重又は多重に支持することができる。
圧縮段数が多い場合、高周波電動機と圧縮機とを別々
に支持し、場合によつては伝動装置を介して軸を互いに
結合することができる。
ハウジングの軸線方向分離線を回避するため、圧縮装
置を回転対称に構成して、軸線方向組立てを可能にする
のがよい。
圧縮装置のハウジング内に必要な軸密封片は、通常の
ようにラビリンス密封片又は半径流圧縮ガス密封片とし
て、又は無接触磁気密封片として構成される。
本発明によれば、圧力条件に応じかつ単位組立て式に
構成されて容易に密封される圧縮装置が得られ、油の供
給なしに給電ケーブルによつてのみ給電される。
〔実施例〕
本発明による圧縮装置の２つの実施例を図面に基いて
以下に説明する。
第１図は、回転子１と固定子２から成る高周波電動機
と、回転子３及び固定子４を持つ励磁機と、これらに共
通な軸９上に設けられている半径流圧縮段5,6,7,8とを
示している。
軸９は３つの半径方向磁気軸受10と１つの軸線方向磁
気軸受11とにより支持されている。半径流圧縮段5,6又
は7,8は、半径流圧縮機封止ガス密封片12により、高周
波電動機1,2にある半径方向磁気軸受10に対して密封さ
れている。第３の半径流圧縮段７の吸入管片13と励磁機
3,4との間の軸密封片14はラビリンス密封片として構成
されている。高周波電動機、励磁機及び半径流圧縮段
は、共通なハウジング15内に、包囲する液体16に対して
気密に収容されている。
送出すべきガスは、吸入管片17を経て圧縮装置の最初
の半径流圧縮段５へ入る。最初の半径流圧縮段の羽根車
からガスは戻り通路を経て第２の半径流圧縮段６の羽根
車へ流れ、そこからデイフユーザを経て、環状冷却器と
して構成されてコイル管としてハウジング15を同心的に
包囲する表面冷却器18へ流れる。環状冷却器としての表
面冷却器18においてガスは包囲する液体により直接冷却
される。冷却されたガスは吸入管片13を経て第３及び後
続の半径流圧縮機7,8へ流入する。
最後の圧縮段８のデイフユーザからガスは吐出導管19
へ入り、この導管から図示しない消費装置へ導出され
る。
高周波電動機の給電と圧縮装置の制御はケーブル20を
経て行なわれる。
半径流圧縮段5,6又は7,8の間の室21は、場合によつて
は包囲する液体による冷却のために使用することができ
る。
特に軸線方向には分割されないハウジングの組込み部
分の組立てに関する圧縮装置の構造的構成は図示してな
い。
第1a図によれば、高周波電動機の回転子１と励磁機の
回転子３と磁気軸受10,11とを冷却するために、環状冷
却器としての表面冷却器18の後で供給通路22を経てガス
の一部が取出されて、排出通路23を経て吸入管片17へ供
給される。
第２図は３つの半径方向磁気軸受10により別々に支持
される高周波電動機1,2及び励磁機3,4を示している。
高周波電動機1,2は継手24を介して５段半径流圧縮機
を駆動し、この半径流圧縮機の低圧部分は段5,6,7から
成り、高圧部分は段8,25から成つている。半径流圧縮機
は２つの半径方向磁気軸受10と１つの軸線方向磁気軸受
11とにより支持されている。
駆動電動機を持つ圧縮装置全体は共通な気密ハウジン
グ15内にある。表面冷却器18は、第１図による実施例の
ように、ハウジング15外の包囲する液体16中にある。
【図面の簡単な説明】
第１図は高周波電動機の軸の両端に設けられる圧縮段を
持つ圧縮装置の縦断面図、第1a図は冷却ガス供給導管を
持つ圧縮装置の縦断面図、第２図は圧縮段が別個に支持
されている圧縮段数の多い圧縮装置の縦断面図である。 1,2……高周波電動機、５〜8,25……圧縮段、10……磁
気軸受、15……ハウジング、16……液体、18……表面冷
却器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04D 29/58 F04D 13/08

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】軸受を持つ高周波電動機が圧縮段に結合さ
    れ、圧縮段と共に外部に対して気密な共通のハウジング
    内に設けられ、共通なハウジングが高周波電動機、軸受
    及び圧縮段の冷却のため液体により包囲されているもの
    において、軸受が磁気軸受（10）であり、ハウジング
    （15）が圧縮段（５〜8,25）の範囲で圧縮段の流れ通路
    から僅か離れて構成され、圧縮段群間のガス接続導管
    （18）が表面冷却器としてハウジング（15）の周りに設
    けられ、かつハウジング（15）の周りの液体により直接
    冷却され、吸入側ガス導管も表面冷却器として構成され
    ていることを特徴とする、高周波電動機により駆動され
    る圧縮装置。
  2. 【請求項２】ハウジング（15）がその外側に冷却ひれを
    持つていることを特徴とする、請求項１に記載の圧縮装
    置。
  3. 【請求項３】気密なハウジング（15）が、これを包囲す
    る液体（16）中で、自動水平装置により、水平、垂直又
    はその間にある所望の位置に軸の軸線を保持されること
    を特徴とする、請求項１又は２に記載の圧縮装置。
  4. 【請求項４】ハウジング（15）が圧縮段の範囲で収縮さ
    れて、ハウジング（15）を包囲する液体（16）が、圧縮
    段（５〜8,25）の間の流れを導く構成部分間の室へも半
    径方向に達するようになつていることを特徴とする、請
    求項１ないし３の１つに記載の圧縮装置。
  5. 【請求項５】圧縮段群を接続する導管が、ガスの通る管
    を持つ表面冷却器（18）として構成され、この表面冷却
    器がコイル管としてハウジング（15）を同心的に包囲し
    ていることを特徴とする、請求項１ないし４の１つに記
    載の圧縮装置。
  6. 【請求項６】表面冷却器（18）において再冷却される圧
    縮ガスの一部が、通路（22）を経て高周波電動機（1,
    2）の回転子（１）及び励磁機の回転子（３）及び磁気
    軸受（10,11）へ冷却のため供給されることを特徴とす
    る、請求項１ないし５の１つに記載の圧縮装置。
  7. 【請求項７】少なくとも最初の圧縮段（５）が軸線方向
    吸入管片（17）を持つていることを特徴とする、請求項
    １ないし６の１つに記載の圧縮装置。
  8. 【請求項８】圧縮段（５〜８）が高周波電動機（1,2）
    の回転子（１）の片側又は両側でこの高周波電動機の軸
    （９）上に設けられていることを特徴とする、請求項１
    ないし７の１つに記載の圧縮装置。
  9. 【請求項９】圧縮段又は圧縮段群が背面を向き合わせて
    設けられていることを特徴とする、請求項１ないし８の
    １つに記載の圧縮装置。
  10. 【請求項１０】高周波電動機（1,2）又は励磁機（3,4）
    を持つ高周波電動機が２つ以上の磁気軸受（10）を備え
    ていることを特徴とする、請求項１ないし９の１つに記
    載の圧縮装置。
  11. 【請求項１１】高周波電動機（1,2）又は励磁機を持つ
    高周波電動機と圧縮段（５〜8,25）とが、別々に磁気軸
    受（10）に支持される軸を持つていることを特徴とす
    る、請求項１ないし10の１つに記載の圧縮装置。
  12. 【請求項１２】圧縮装置全体が軸線方向分離線を持た
    ず、回転対称に構成されていることを特徴とする、請求
    項１ないし11の１つに記載の圧縮装置。
  13. 【請求項１３】圧縮装置の軸密封片がラビリンス密封片
    （14）、半径流圧縮機ガス密封片（12）又は無接触磁気
    密封片として構成されていることを特徴とする、請求項
    １ないし13の１つに記載の圧縮装置。
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