[发明专利]压缩机单元和冷却介质的应用

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，其中马达定子与独立的冷却装置处于连接并借助该独立的冷却装置进行冷却，该冷却装置具有冷却介质。除此以外本发明的对象还涉及用于冷却装置的特殊冷却介质的应用，该冷却装置用于水下工作的压缩机单元的马达的定子。

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 02/099286A1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，借助该部分量对带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。

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。

通常情况下输送介质非常脏并且会由于其功能上的围绕冲刷而对敏感构件造成损害。因此例如将转子的轴承、即轴向轴承和径向轴承封闭，从而不会发生外界与这些构件之间的物质交换。因此必须要设置磁力轴承。这也适用于转子和定子，它们可以以类似的方式借助封装件免受输送介质的侵蚀性。当围绕冲刷足以冷却转子的时候，有必要为定子设置另外的冷却措施，以便将损失热量导走。在现有技术的方案中做出了如下设置，即，定子设有冷却通道，作冷却用的输送介质流过这些通道。这种设置方案可以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。另外一个风险在于定子的均匀多孔的绝缘件，其在围绕冲刷的区域中将作为冷却介质与定子接触的输送介质部分地吸收，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所述的压缩机单元和按照权利要求11所述的使用四羧酸季戊四醇酯(Pentaerythrittetra-carbonsaeureester)作为冷却介质。从属权利要求包含了本发明的各种优选改型。

为了运行冷却装置而特别优选的方案是，在水下工作的情况下使用四羧酸季戊四醇酯作为马达定子冷却装置的冷却介质。

除此以外，四羧酸季戊四醇酯的高燃点和随之带来的起燃危险的降低也是按照发明的应用中的重要优点。此外有较低的腐蚀性和与在该区域中使用的绝缘材料、例如云母带及环氧树脂或浸透树脂的突出的相容性。

作为四羧酸季戊四醇酯的例子的是“Midel”或“Shell Fluid 4600”。这些液体不仅是杰出的绝缘体，而且还能与周围的材料相容，而且还符合很高的防燃需要及很高的环保需要，因为它们尤其列属于不会对水造成威胁的级别。

尤其当冷却装置具有封闭的循环且冷却介质(四羧酸季戊四醇酯)在该循环中环流时，尤其考虑到了定子对污染影响的的敏感性。就此而言富有意义的是，让冷却装置具有换热器，换热器借助入流管和回流管与被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(四羧酸季戊四醇酯)在换热器、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对流的方式运转起来，从而实现在冷却介质的前述组件之间的自然循环。优选借助泵使得冷却介质的循环在强制循环中运行。就此而言不应该发生相变，这样做可以保证特别广泛的热应用范围。