NO339510B1 - Motorkompressor - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en motorkompressor for komprimering av prosessgass, især i anvendelser hvor det kreves lite vedlikehold og stor pålitelighet og mer spesifikt for anvendelse i undersjøiske miljøer.

En motorkompressor omfatter normalt en kompressor av prosessgass og en elektrisk motor for aktivering av kompressoren. Eksempler på slike motorkompressorer kan finnes i US 6464469, WO 2005/0035 12 og US 4 969 803.

En motorkompressor omfatter normalt en kompressor for prosessgass og en elektrisk motor for å aktivere kompressoren.

Disse blir koplet til hverandre ved hjelp av et ledd som kopler sammen en del av en aksel av kompressoren som strekker seg fra dens boks eller hus til en tilsvarende del av en rotor av elektrisk motor som i sin tur strekker seg fra boksen eller huset av samme elektriske motor.

Både motoren og kompressoren er forsynt med minst et par radiale lagre for å bære den tilsvarende rotor.

I enkelte tilfeller blir disse lagrene smurt med olje men dette har den ulempe at det kreves styre og vedlikeholdssystemer for smøring av olje med tilsvarende bry og vesentlige vedlikeholdsavbrytelser.

Når det gjelder undersjøiske applikasjoner krever denne type konfigurasjon (ikke-integrerte) en rekke tetnings skiver for å isolere de innvendige deler av kompressoren og den elektriske motor og fremfor alt delene av de respektive aksler som strekker seg derfra for kopling.

Dette øker følgelig antallet komponenter og kompleksiteten av motorkompressoren.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe motorkompressor som er pålitelig og som har redusert vedlikehold og kostnader.

Et annet formål er å tilveiebringe en motorkompressor med et redusert antall komponenter for å øke påliteligheten og tilgjengeligheten.

Et annet formål er å bruke en motorkompressor som er kompakt, lett og som lett kan transporteres.

Et annet formål er å tilveiebringe motorkompressor som er enkel og økonomisk.

Disse formål ifølge oppfinnelsen oppnås ved å tilveiebringe motorkompressor ifølge krav 1.

Andre egenskaper ved oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende krav.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende, der figur 1 er et riss delvis i snitt av en foretrukket utførelse av en motorkompressor ifølge oppfinnelsen, figur 2 er et skjematisk riss av en innvendig detalj av kompressoren.

På figurene viser disse en motorkompressor 10 som omfatter en kompressor 20 en elektrisk motor 30 direkte forbundet til kompressoren 20 som er integrert som en enkelt enhet.

Spesielt omfatter motorkompressoren 10 en enkelt boks eller hus 12 hvor kompressoren 20 og den elektriske motor 30 er rommet.

Kompressoren 20 og den elektriske motor 30 er fortrinnsvis ikke atskilt og som en type gass (prosessgass behandlet av kompressoren) vil passere gjennom begge.

Selv om prosessgassen inneholder potensielt korroderende/erroderende midler som kan svekke de elektriske deler på kort tid, (spesielt motorens 30 spoler og magnetiske lagre 70 av rotoren), omfatter motorkompressoren 10 ifølge oppfinnelsen et beskyttelsessystem for motorviklingene og de magnetiske lagre mot prosessgass basert på bruk av barrierer.

Motorkompressoren 10 omfatter fortrinnsvis tre aktive, radiale magnetlagre 70 for å bære både en rotor 32 for den elektriske motor 30 og en rotor 22 for kompressoren 20.

Et første og andre lager av de tre aktive, magnetiske lagre 70 er fortrinnsvis anbrakt og bæreakselen 32 for den elektriske motor 30 nær dens ender.

Et tredje lager av de tre aktive, magnetiske lagre 70 bærer fortrinnsvis og er anbrakt på en friende av rotoren 22 for kompressoren 20. På denne måte unngås bruk av smøreolje og hyppige vedlikeholdsavbrytelser samtidig som antallet lagre for å bære den elektriske motor og kompressoren 20 reduseres til minimum ettersom tre bærelagre 70 blir brukt.

Ifølge oppfinnelsen blir det faktisk overflødig å mate konfigurere denne tradisjonelle type med fire transportlagre 70.

Selv om løsningen på den annen side ifølge oppfinnelsen er en konfigurasjon hvor bare to radiale lagre blir brukt, har det blitt bekreftet at det ved svært vanskelige anvendelser, for eksempel i undersjøiske anvendelser hvor det kreves maksimal pålitelighet av systemet og hvor funksjoneringen krever at et stort antall sentrifugal skivehjul, at løsningen med to lagre ikke garanterer den nødvendige pålitelighet.

Motorkompressoren 10 omfatter fortrinnsvis ytterligere aktive magnetlagre 80 som egner seg for å bære aksialskyvninger især anbrakt på rotoren 32 av den elektriske motor 30. I tillegg til tre aktive, radiale magnetlagre 70, er rotoren forsynt med en fjerde gassbærer 85 anbrakt nær kompressorlageret. Denne bærer kan gi økt stabilitet av rotoren og erstatter magnetlageret ved en eventuell feil.

Især omfatter motorkompressoren 10 en passende direkte kopling 50 med en fremre tanning (Hirth type) som forbinder kompressoren 20 til den elektriske motor 30.

Især forbinder direkte kopling 50 og integrerer rotoren av kompressoren 20 og rotoren 32 av den elektriske motor 30.

Med andre ord blir en endedel av rotoren 32 av den elektriske motor 30 forbundet ved hjelp av en frontkopling 50 med tilsvarende endedel 22 av rotoren av kompressoren 20.

Den direkte kopling 50 forbinder rotoren 32 av den elektriske motor 30 til rotoren 22 av kompresjon 20 ved hjelp av en strekktang, ikke vist, festet til rotoren 32 av den elektriske motor 30 og ført gjennom rotoren 32 av kompressoren 20. Strekkstangen er satt sammen ved å følge den tilgjengelige side av sentrifugalkompressoren 20 og dette unngår andre åpninger i sideflaten av det utvendige hus unntatt for passasjen av tjeneste/prosessfluider og ledninger for den elektriske forbindelse i motsetning til kjent teknikk hvor forbindelsen mellom motor akselen og kompressorakselen krever en adgangsåpning gjennom huset.

Huset 12 behøver følgelig ikke ha noen forbindelser i tilkoplingspunket mellom motoren og kompressoren men på sideflaten hvor det er en rekke åpninger som utelukkende passer for passasjen av tjeneste/prosessfluider og for føring av ledninger for den elektriske forbindelse, og dette aspektet er især fordelaktig ved anvendelse hvor det er viktig å redusere eventuelle lekkasjer mellom innermiljøet av maskinen og det ytre miljø (spesielt undersjøiske applikasjoner).

På figur 2 ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, omfatter rotoren 32 av kompressoren 20 en rekke deler 22' og en rekke direkte koplinger 51 med en fremre tanning av Hirth-typen for å integrere delene 22' med hverandre.

Hver del 22' er forsynt med et respektivt skivehjul 26 og egner seg også for tilkopling av minst en annen del 22' i løpet av en respektiv analog direktekopling 51 med en fremre tanning.

Antallet skivehjul er fortrinnsvis tilpasset de bestemte komprimeringstjeneste-krav.

Nærværet av en rekke deler 22' gir også følgende fordeler:

membranene som omslutter skivehjulene 26 kan produseres i et enkelt stykke, innvendige skivetetninger kan unngås.

På denne måte reduseres sannsynligheten for innvendige lekkasjer til et minimum.

Rotoren 22 av kompressoren 20 kan fullstendig monteres til statordelene (membranene) på utsiden av huset 12 for å gjøre monteringen lettere.

Endelig blir hvert skivehjul 26 i hver del 22' produsert integrert med akselen. Kjøling av de elektriske deler utføres fortrinnsvis som følger: For den elektriske motor 30 er det en lukket krets 40 forsynt med en ekstern veksler 41 og skivehjul 45 anbrakt i enden av rotoren 32 av den elektriske motor 30 for sirkulere kjølegass gjennom statoren og rotordelen. Gassen som brukes er den samme prosessgass som settes inn i motorvolumet ved antennelsesfasen.

Magnetlagrene av motorsiden ble kjølt med samme gass som sirkuleres i motoren ved hjelp av systemet 40 og skivehjulet 45.

For magnetlagret av kompressorsiden, blir kjølingen garantert ved hjelp av et gassutløp 60 fra den første kompressorfase sendt til den magnetiske lagring gjennom et spor 61. Samme utløp med en annen kanal 65 når også motoren på den utfører en kompensering (del av gasstrømmen fra motorkammeret til kompressorkammeret).

Konfigurasjonen av motorkompressoren 10 kan enten være horisontal eller vertikal avhengig av de bestemte installeringskrav.

Etter som den mer kompakt, blir motorkompressoren fortrinnsvis lettere å transportere.

Det vil derfor fremgå at en motorkompressor ifølge oppfinnelsen oppnår de anførte formål ovenfor.

Motorkompressoren ifølge oppfinnelsen er således tenkt, kan gjennomføres med tallrike modifikasjoner og varianter som alle er omfattet innenfor det samme nye konsept.

Videre kan materialene som brukes samt dimensjonene og komponentene varieres ifølge de tekniske krav.

Claims (7)

1. Motorkompressor (10) omfattende en kompressor (20), en elektrisk motor (30) direkte koplet til kompressoren (20), hvor kompressoren (20) og den elektriske motor (30) er integrert i en enkelt enhet og rommet i en enkelt boks eller et hus (12) hvor motorkompressoren videre omfatter tre aktive, radiale magnetlagre (70) for å bære både en rotor (32) til den elektriske motor (30) og en rotor (22) til kompressoren (20), et første og andre lager til de tre aktive magnetlagre (70) som bærer rotoren (32) til den elektriske motoren (30) nær dens ender, mens et tredje aktivt magnetlager (70) til de tre aktive magnetlagre bærer og er anbrakt på en fri ende av akselen eller rotoren til kompressoren (20),karakterisert vedat den i tillegg til de tre aktive radiale magneter også har en fjerde gassbærer (85) anbrakt nær kompressorlageret.

2. Motorkompressor (10) ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter en direkte kopling (50) med en frontfortanning som forbinder og integrerer en rotor (22) av kompressoren (10) og en rotor (32) av den elektriske motor (30).

3. Motorkompressor (10) ifølge krav 1,karakterisert vedat kompressoren (20) omfatter en rotor (22) delt opp i et antall deler (22') og integrert med hverandre via en rekke direkte koplinger (51) med en frontfortanning.

4. Motorkompressor (10) ifølge krav 6,karakterisert vedat hver del (22') er forsynt med et respektivt skivehjul (26) integrert med akselen og som også egner seg for å koples til minst en annen del (22') ved hjelp av en respektiv direkte kopling (51) med en frontfortanning.

5. Motorkompressor (10) ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter et aktivt magnetlager (80) som egner seg for å bære aksialtrykk, særlig anbrakt på en aksel (32) av den elektriske motor (30).

6. Motorkompressor (10) ifølge krav 1,karakterisert vedat huset (12) på sideflaten omfatter en rekke åpninger som bare egner seg for passasje av service/prosessfluider og for føring av ledninger for den elektriske forbindelse.

7. Motorkompressor (10) ifølge krav 1,karakterisert vedat dens konfigurasjon kan være enten horisontal eller vertikal.