專利名稱：流體泵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體泵系統(tǒng)，且實際上是關(guān)于一種包括電機驅(qū)動單元和適于浸沒在海水中使用的旋轉(zhuǎn)泵的流體泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在使用電驅(qū)動泵時，需要提供對環(huán)境無泄漏或泄漏最小的環(huán)境友好的系統(tǒng)，其中人們同時愿意在流體泵系統(tǒng)的不同元件中盡可能使用優(yōu)化的流體。也需要一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中人們可在電部件中使用傳統(tǒng)的、被證實的定子、電連接件和穿透器的設(shè)計。還需要這樣的可在海底使用的泵系統(tǒng)。本發(fā)明給出了這些需求的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種流體泵系統(tǒng)，其包括電機驅(qū)動單元和旋轉(zhuǎn)泵，該旋轉(zhuǎn)泵包括可旋轉(zhuǎn)軸和附接于該軸以在處理流體內(nèi)引起流動的驅(qū)動元件；該電機驅(qū)動單元包括電機定子和附接于該軸的電機轉(zhuǎn)子；電機定子布置于第一殼體內(nèi)且旋轉(zhuǎn)泵和電機轉(zhuǎn)子布置于第二殼體內(nèi)；其中第一殼體容納第一流體且第二殼體容納第二流體，并且布置成使得電機定子布置于鄰近電機轉(zhuǎn)子處。
本發(fā)明的一個方面是提供一種流體泵系統(tǒng)，其設(shè)計成能夠利用密閉式電動機定子部分的優(yōu)點，該部分充滿油，該油被優(yōu)化成保護(hù)浸沒在海水中的泵的電部件，而用于對軸承和機械密封件進(jìn)行潤滑的油是基于環(huán)境友好的潤滑劑，是所謂的綠色流體(green fluid)。
4尤選地，第一殼體容納環(huán)境友好的流體且第二殼體容納第二環(huán)境友好的冷
卻齊訴n潤滑劑流體，其中不同的流體可針對不同的功能被優(yōu)化。當(dāng)可被處理以
從處理流體中去除不期望的物質(zhì)比如固體顆粒時，第二殼體中的流體在一些應(yīng)用中可基于處理流體。旋轉(zhuǎn)泵系統(tǒng)可包括第一外部流體冷卻回路，該第一外部流體冷卻回路包括
連接至第一殼體的入口部和連接至第一殼體的出口部；以及用于弓l起流體從第
一殼體內(nèi)m第一外部7轉(zhuǎn)曬路的流動的裝置。
旋轉(zhuǎn)泵系統(tǒng)可包括第二外部流體冷卻回路，該第二外部流體冷卻回路包括連接至第二殼體的入口部和連接至第二殼體的出口部；以及用于弓l起流體從第二殼體內(nèi)通過第二外部冷卻回路的流動的裝置。
第一殼體可包括用于第一殼體內(nèi)部區(qū)域和外部環(huán)境之間的分界面的靜態(tài)密封件。第一殼體內(nèi)部的流體油tti&t脅寸入壓力密閉的外殼內(nèi)而無需旋轉(zhuǎn)密封件。定子內(nèi)部的流體油設(shè)計為安裝前充滿然后永久密封。
優(yōu)選地，第二殼體包括用于第二殼體內(nèi)部區(qū)域和外部環(huán)境之間的分界面的靜態(tài)密封件。泵和電動機部分都被封入壓力殼體內(nèi)，并且能夠在與環(huán)境間沒有旋轉(zhuǎn)密封件而僅有靜態(tài)密封件時承受管道閉合壓力(典型地為345bar)。
流體泵系統(tǒng)優(yōu)選包括用于在第一殼體和第二殼體中基本保持相等壓力的流體平衡室。第一殼體和定子內(nèi)的流體油借助壓力平衡室而被加壓至與第二殼體內(nèi)的流體油相同的壓力。室的尺寸被設(shè)置成滿足運行期間定子受熱時封閉的第一室內(nèi)圍繞定子的流體的熱膨脹、以及運行壓力增加時油的壓縮。油和綠色潤滑劑之間的壓差保持在基本接近于零。第二室可配備用于控制第二室內(nèi)的壓力的控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，第一殼體的一部分可形成第二殼體的一部分，從而形成限定兩個殼體的部分的共同阻隔部。當(dāng)定子被配置在轉(zhuǎn)子外側(cè)并圍繞轉(zhuǎn)子時，這種具有配置在定子和轉(zhuǎn)子之間的殼體之間的共同阻隔部的配置可為有利的。殼體的形成共同阻隔部的該部分可由非磁性材料制造。根據(jù)另一方面，
該系統(tǒng)可在轉(zhuǎn)子和定子之間的區(qū)域中形成有3Ni性材料的單獨的殼體。在本發(fā)
明的一個方面中，轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子上的涂層也可形成圍繞轉(zhuǎn)子的殼體的一部分，從而也可能形成兩個殼體的共有部分。
所討論的用在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的電動機可為異步電動機或可能是具有配置于轉(zhuǎn)子上的永磁體的同步電動機。


現(xiàn)在參照附圖僅以舉例的方式描述本發(fā)明的具體實施例，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的流體泵系統(tǒng)的豎直剖面示意圖。
具體實施例方式
參照圖l，示出了流體泵系統(tǒng)l，其包括電機驅(qū)動單元2和旋轉(zhuǎn)泵4，旋轉(zhuǎn) 泵4包括可旋轉(zhuǎn)軸6和驅(qū)動元件8，該驅(qū)動元件8由附接于軸6的三個葉輪9 形成并且用來在處理流體7內(nèi)弓胞流動。當(dāng)然，驅(qū)動元件8可包括更少或更多 的葉輪9。電機驅(qū)動單元2包括電機定子10和經(jīng)由耦接器13附接于軸6的電機 轉(zhuǎn)子12，電機定子10布置于鄰近電機轉(zhuǎn)子12處并且在所示實施例中配置于電 機轉(zhuǎn)子12周圍，圍繞電機轉(zhuǎn)子12。電機定子10布置于第一殼體14內(nèi)，且旋轉(zhuǎn) 泵4和電機轉(zhuǎn)子12布置于第二殼體16內(nèi)。第一殼體14容納第一流體18且第 二殼體16容納第二流體20。第一殼體14中的第一流體18與第二殼體16中的 第二流體20相隔離。處理流體7 ilil入口端口 15 iJA驅(qū)動元件8并且fflil出 口端口 17離開驅(qū)動元件8。第一流體18在第一殼體14內(nèi)的循環(huán)用一系列箭頭 11示出。如圖中所示，流體18通常從殼體14的上部區(qū)域向殼體14的下部區(qū)域 流動。第一殼體14的上部區(qū)域應(yīng)理解為第一殼體背離旋轉(zhuǎn)泵的區(qū)域。相對術(shù)語 "上部"是參照該圖而言，對于使用中流體泵系統(tǒng)的安裝并不是必需的。
流體泵系統(tǒng)設(shè)置有第一外部流體冷卻回路22，該第一外部流體冷卻回路包 括連接于第一殼體14的上部區(qū)域的入口部24和連接于第一殼體的下部區(qū)域的 出口部26;以及用來弓l起流體從第一殼體內(nèi)fflil第一外部冷卻回路的流動的裝 置。第一殼體14內(nèi)的流體18由于可旋轉(zhuǎn)葉輪28的使用而被驅(qū)動ilil冷卻回路 22，可旋轉(zhuǎn)葉輪28安裝在軸承單元30上且經(jīng)由磁耦合結(jié)構(gòu)32從軸6獲得旋轉(zhuǎn) 力。
還設(shè)置有第二外部流體冷卻回路34， i亥第二外部流體冷卻回路包括連接于 第二殼體16的中部區(qū)域的出口部36和連接于第二殼體16的上部區(qū)域的入口部 38;以及附接于軸6以引起流體20從第二殼體16內(nèi)M31第二外部冷卻回路34 的流動的葉輪40。第二殼體16的上部區(qū)域位于接近第一殼體14的上部區(qū)域處。
在驅(qū)動元件8的每側(cè)分別布置有用于軸6的軸承單元44、 45 ，并且在轉(zhuǎn)子 12的每側(cè)分別設(shè)置有軸承單元46、 47。
第二殼體16形成有油流體供給件且 形成有兩個油供給入口 42、 43。 一 個入口 42布置于葉輪40和驅(qū)動元件8之間，并且另一個入口 43布置于軸6 — 端鄰近用于軸6的軸承單元45處。在另一實施例中可僅有一個向第二殼體且在第二殼體16的不同區(qū)域之間具有內(nèi)部連通的油供給入口。
第一殼體14的外表面形成有一系列7令卻肋50。在一些流體泵系統(tǒng)中用;t4卩 肋50的配置充分冷卻第一殼體14內(nèi)的流體18，因此人們可省略帶有可旋轉(zhuǎn)葉 輪28和軸承單元30的第一外部冷卻回路22。電能經(jīng)由延伸Mil第一殼體14 的壁且連接于電源線54的電穿透器52供給至定子10。
用于定子10的油流體18不使用旋轉(zhuǎn)密封件而I^]A壓力密閉的第一殼體 14內(nèi)。殼體14內(nèi)的油流體18 ，地設(shè)計為在安裝前充滿然后永久密封。
泵4和電機驅(qū)動單元2都l^t入壓力殼體14、 16內(nèi)，并且能在與環(huán)境間沒 有旋轉(zhuǎn)密封件而只有靜態(tài)密封件時承受管道閉合壓力(典型地為345bar)。
支撐電機轉(zhuǎn)子12的軸承46、 47和帶有葉輪9的泵軸6以及機械密封件56 借助環(huán)境友好的潤滑劑油流體20來潤滑和7賴卩。,地，流體20為比如限定 在歐盟指令內(nèi)的綠色流體，可被允許排放到環(huán)境中，但卻具有為第二室16內(nèi)的 部件提供潤滑和保護(hù)的性質(zhì)。
第二殼體16中的油壓i!31外部阻隔油供給系統(tǒng)而tt^地保持在高于處理壓 力大約15—20bar。阻隔油供給系統(tǒng)可與由Framo海底泵供給的系統(tǒng)相似，在本 說明書中不再詳細(xì)說明。這確保了軸承單元44、 45、 46、 47、 f鵬器13和密封 件56得到保護(hù)，避免由處理流體7造成的污染(例如顆粒、水等污染物)，以 及經(jīng)過機械密封件56的任何潛在泄露是從殼體16內(nèi)側(cè)向處理側(cè)。
第一殼體14和定子10內(nèi)的油流體18借助于壓力平衡室58而被加壓至與 第二殼體16內(nèi)的流體油20相同的壓力。室58的尺寸被設(shè)置成滿足定子10在 運行期間受熱或由于壓降而造成的熱膨脹、以及運行壓力增加時或當(dāng)電動機關(guān) 閉且流體20冷卻下來時油流體18的壓縮。室58可以是帶有密封裝置的活塞結(jié) 構(gòu)、橡膠波紋管或任意種類的用于分離流體但是允許流體間壓力平衡的隔膜。 室58可連接于第二殼體16上靠近葉輪40處以及第一殼體14上^ifi第一外部 冷卻回路的出口部26處。這樣的壓力平衡室可ffi31不同的方式位于兩個殼體 14、 16之間。第一流體18和第二流體20之間的壓差優(yōu)選保持在接近于零。
應(yīng)當(dāng)理解的是，能夠基本消除在轉(zhuǎn)子和泵部分中潛在的非環(huán)境友好阻隔流 體向處理(在多相泵和已處理水噴射泵的情況下)或周圍環(huán)境(在未處理海水 噴射泵的情況下)的排放。
本發(fā)明已經(jīng)通過一個實施例進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在
7所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以對所描述的實施例做出多種變化和修改。
權(quán)利要求
1、一種流體泵系統(tǒng)，包括電機驅(qū)動單元(2)和旋轉(zhuǎn)泵(4)，所述旋轉(zhuǎn)泵(4)包括可旋轉(zhuǎn)軸(6)和附接于所述軸(6)以在處理流體內(nèi)引起流動的驅(qū)動元件(8)；所述電機驅(qū)動單元(2)包括電機定子(10)和附接于所述軸的電機轉(zhuǎn)子(12)；所述電機定子(10)布置于第一殼體(14)內(nèi)且所述旋轉(zhuǎn)泵(4)和所述電機轉(zhuǎn)子(12)布置于第二殼體(16)內(nèi)；其中，所述第一殼體(14)容納第一流體(18)且所述第二殼體(16)容納第二潤滑劑流體(20)，并且配置成所述電機定子(10)布置于鄰近所述電機轉(zhuǎn)子(12)處。
2、 如權(quán)利要求1所述的流體泵系統(tǒng)，其中，所述第一殼體(14)容納環(huán)境 友好的流體(10)且所述第二殼體(16)容納第二冷卻劑流體(20)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的流體泵系統(tǒng)，其中，旋轉(zhuǎn)泵系統(tǒng)包括第一外部 流體冷卻回路(22)，該第一外部流體冷卻回路包括連接于所述第一殼體(14) 的入口部(24)和連接于所述第一殼體(14)的出口部(26);以及用來引起流 體(18)從所述第一殼體(14)內(nèi)通過所述第一外部冷卻回路(22)的流動的 裝置(28、 30、 32)。
4、 如在前權(quán)禾腰求1至3中任一項所述的流體泵系統(tǒng)，其中，旋轉(zhuǎn)泵系統(tǒng) 包括第二外部流體冷卻回路(34)，該第二外部流體冷卻回路包括連接于所述第 二殼體(16)的入口部(38)和連接于所述第二殼體(16)的出口部(36);以 及用來引起流體(20)從所述第二殼體(16)內(nèi)M所述第二外部冷卻回路(34) 的流動的裝置(40)。
5、 如在前權(quán)利要求1至4中任一項所述的流體泵系統(tǒng)，其中，所述第一殼 體(14)包括用于第一殼體(14)的內(nèi)部區(qū)域和外部環(huán)境之間的分界面的靜態(tài) 密封件。
6、 如在前權(quán)禾腰求1至5中任一項所述的流體泵系統(tǒng)，其中，所述第二殼 體(16)包括用于第二殼體(16)的內(nèi)部區(qū)域和外部環(huán)境之間的分界面的靜態(tài)密封件。
7、 如 ^又利要求1至6中任一i砂腿的流體縣統(tǒng)，其中，戶;f^荒體泵系統(tǒng)包括用于S^M第一殼體(14)禾晰述第二殼體(16)中基本傲射目等壓力的流體 平衡室(58)。
8、 如在前權(quán)禾腰求1至7中任一項所述的流體泵系統(tǒng)，其中，所述電機轉(zhuǎn) 子(12)配置于所述電機定子(10)內(nèi)，從而圍繞所述電機轉(zhuǎn)子(12)。
9、 如權(quán)禾腰求8所述的流體泵系統(tǒng)，其中，所述第一殼體(14)的一部分 形成所述第二殼體(16)的一部分。
10、 如權(quán)利要求9所述的流體泵系統(tǒng)，其中，所述部分由非磁性材料制成 且位于所述電機定子(10)和所述電機轉(zhuǎn)子(12)之間。
全文摘要
一種流體泵系統(tǒng)(1)，其包括電機驅(qū)動單元(2)和旋轉(zhuǎn)泵(4)，旋轉(zhuǎn)泵(4)包括可旋轉(zhuǎn)軸(6)和由附接于軸(6)的多個葉輪(9)形成的以在處理流體(7)內(nèi)引起流動的驅(qū)動元件(8)。電機驅(qū)動單元(2)包括電機定子(10)和經(jīng)由耦接器(13)附接于軸(6)上的電機轉(zhuǎn)子(12)，電機定子(10)布置于鄰近電機轉(zhuǎn)子(12)處。電機定子(10)布置于第一殼體(14)內(nèi)且旋轉(zhuǎn)泵(4)和電機轉(zhuǎn)子(12)布置于第二殼體(16)內(nèi)。第一殼體(14)容納第一流體(18)且第二殼體(16)容納第二流體(20)。
文檔編號F04D29/58GK101680455SQ200880011663
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者A·哈德勒-雅各布森, J·艾德 申請人:弗拉莫工程公司