[发明专利]压缩机单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于压缩输送介质的压缩机单元，尤其用于水下工作，其包括压缩机和电马达，电马达包括定子和转子。

背景技术

压缩机制造领域的最新发展也几种在应该用于输送天然气的大型压缩机的水下装置上。由于特殊工作条件的缘故，尤其因为不管出于维护目的还是借助供应管道可操作性都受到了强烈限制，所以本技术领域面临很大的挑战。相关的环境条件决不允许在待安装设备和周围海水之间进行物质上的交换。另外，海水是侵蚀性介质并且在不同水深的情况下会遇到极端的压力和温度条件。还有一种需求是，设备一方面应该具有尽可能高的耐用度，另一方面必须近似无需维护地构成。部分化学侵蚀性输送介质的看似不大的污染也增加了难度。

前述类型的压缩机单元在国际专利申请文本WO 02/099286 A1中已经有所公开。那里公开的压缩机单元为了冷却而具有如下设置，即，在压缩机的径向级的溢流管路区域内从输送介质、多为天然气中分流出一部分量，借助该部分量对待冷却的组件进行围绕冲刷，以致于数量级在100-200kW的损失热量被待输送的冷输送介质导走。

从EP 1 069 313 A2中已知一种开文所述类型的压缩机单元，其电马达具有独立的冷却装置，该冷却装置利用氮气作为冷却介质进行工作，这种冷却介质借助另外被驱动的装置在循环中气态地输送。

从DE 196 23 553 A1中已知一种液力机，其中冷却介质借助泵在强制循环中输送。

这种用于冷却压缩机单元的方案尤其具有优点，原因在于，为了导轴损失热量而对总归要输送的输送介质进行了利用，并且不必在压缩机单元和周围的其它组件之间进行附加的介质交换。然而，由于待输送介质具有化学侵蚀性，所以这种方案也难以进行。为了将损失热量导走，在满足对转子进行围绕冲刷冷却的同时还有必要为定子设置其它的冷却措施。

另外一个风险在于定子的多孔绝缘件，其在围绕冲刷的区域中借助作为冷却介质与定子接触的输送介质将输送介质部分吸收，从而在突然降压的情况下、例如在工作中断时会导致吸入介质在绝缘件的孔中爆炸式地膨胀并从而造成绝缘件被毁。

这些对于压缩机单元的可用性来说具有高风险的已知缺点尤其对于水下工作而言、例如对于天然气开采而言是不能接受的。

发明内容

因此，本发明的目的在于，为尤其在海下工作的马达驱动的压缩机单元的电马达的定子提供冷却装置，其一方面可以提供杰出的工作安全性，另一方面则不需要在工作期间与外界进行物质上的交换。

为了解决该目的而提出了按照权利要求1所述的压缩机单元。从属权利要求包含了本发明的各种优选改型。

按照本发明的压缩单元的决定性优点在于，定子的独立冷却装置可以准确地配合定子的工作条件，尤其是一方面可以考虑较高的损失功率，另一方面又可以考虑该构件的敏感性。

尤其当冷却装置具有封闭的循环且冷却介质在该循环中环流时，可以考虑到定子针对污染的敏感性。在本发明的一种按照目的的改型中，定子设有冷却通道，用于冷却的输送介质流过这些冷却通道。这种设置方案可以在借助输送介质进行冷却时，避免在运转中输送介质的污染对通过通道的流动造成损害及可能造成通道堵塞的风险。由于按照本发明的独立循环，所以定子的冷却是安全的。

当冷却装置具有冷凝器时是富有意义的，冷凝器借助入流管和回流管与冷却的定子处于连接，其中冷却装置被如此设置，使得冷却介质在冷凝器、回流管、定子和入流管之间循环。该循环可以特别优选地借助自然形成的方式运转起来，从而实现在冷却介质的前述组件之间的自然循环。利用这种方式可以不用再另外设置用于冷却介质的输送设备，这降低了压缩机单元的复杂性，而且利用这种方式有利于提高实用性。为了保证特别广泛的热应用范围，也可以借助泵对冷却装置的循环进行驱动，从而持续形成强制循环。

特别优选让冷却介质如下地构成，即，在冷却装置的循环中至少有一部分冷却介质发生相变。在这种方式下的冷却效率特别高。在封闭的循环中对冷却介质的注入压力进行调节，使得在工作条件下在定子中吸热时至少有一部分冷却介质转入气相，并且在冷凝器中放热时这部分冷却介质又再度转入液相。

氨气、二氧化碳以及碳氢化合物都能很好地但当冷却介质的角色。碳氢化合物不仅可以是卤化的、也可以是非卤化的，出于环保的原因，非卤化的碳氢化合物也像氨气、二氧化碳一样相对于卤化的氢气而言是优选的。

按照本发明特别优选的是，一方面为压缩机单元的电马达的定子设置独立的冷却装置，另一方面为压缩机单元的其它元件设置冷却系统。冷却装置与冷却系统的分隔考虑了从属于此类的压缩机单元的定子导出热量的特殊需求。