PUMPE ODER VERDICHTER MIT GEKÜHLTEM ELEKTROMOTOR UND MITTELS MAGNETKUPPLUNG ANGETRIEBENE KÜHLMITTELPUMPE

Die Erfindung betrifft eine Fluidenergiemaschine umfassend mindestens einen Strömungsmaschinenteil und einen Antrieb und ein gemeinsames Gehäuse, das den Strömungsmaschinenteil und den Antrieb hermetisch dicht zur Umgebung umgibt, wobei mindestens ein Einlass und ein Auslass für ein Prozessfluid vorgesehen ist, wobei mindestens ein Rotor in dem Gehäuse vorgesehen ist, an welchem rotierende Anteile des

Strömungsmaschinenteils und/oder des Antriebs angeordnet sind, wobei der Antrieb einen Wärmetauscher einer Kühlung aufweist, in dem ein von einer zweiten Fluidenergiemaschine angetriebenes Kühlmittel zirkuliert, welches den

Antrieb kühlt.

Eine eingangs genannte Anordnung ist bereits aus der

WO 2007/110281 AI bekannt. Der in dieser Veröffentlichung beschriebene Verdichter verfügt über einen integrierten

Elektroantrieb, dessen Stator mittels eines Kühlmittels, gekühlt wird. Alternativ zu der in der Veröffentlichung vorgestellten Möglichkeit des Naturumlaufes ist es

insbesondere bei höheren Kühlleistungen sinnvoll, einen

Zwangsumlauf mittels einer zweiten Fluidenergiemaschine bzw. einer Pumpe für das Kühlmittel bereitzustellen. Da eine besonders bevorzugte Betriebsumgebung derartiger Anordnungen unter See ist, sind diese Aggregate für etwaige Wartungs- und Reparaturarbeiten potenziell schlecht zugänglich. Eine

grundlegende Forderung ist daher weitestgehende

Wartungsfreiheit sämtlicher Bauteile. Dem widerspricht

zunächst das Konzept einer zweiten Fluidenergiemaschine mit einem separaten Antrieb für das Kühlmittel.

Ausgehend von den vorstehend beschriebenen Problemen und

Nachteilen des Standes der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Fluidenergiemaschine der eingangs definierten Art bereitzustellen, die insbesondere für einen Betrieb unter schlecht zugänglichen Bedingungen weitestgehend wartungsfrei ist und eine besonders hohe Verfügbarkeit aufweist . Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine

Fluidenergiemaschine der eingangs definierten Art

vorgeschlagen mit den zusätzlichen Merkmalen des

kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die rückbezogenen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Antrieb der zweiten Fluidenergiemaschine zur Förderung des Kühlmittels stellt eine Kühlung für den Antrieb genau dann bereit, wenn von diesem eine

Antriebsleistung bereitgestellt wird und der Rotor sich dreht, so dass die zweite Fluidenergiemaschine

anforderungsgerecht das Kühlmittel fördert. Die Einsparung eines eigenen Antriebes für die zweite Fluidenergiemaschine erhöht einerseits entscheidend die Verfügbarkeit in Folge der Reduktion der Komplexität und andererseits kann eine

entsprechende Leistungselektronik vollständig eingespart werden. Von entscheidender Bedeutung hierbei ist, dass die Magnetkupplung eine gegenüber dem Strömungsmaschinenteil und dem Antrieb hermetisch dichte Anordnung des Kühlkreislaufes ermöglicht. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die

Magnetkupplung die Antriebsleistung durch eine Trennwand hindurch auf die zweite Fluidenergiemaschine überträgt und dementsprechend die Kühlung hermetisch dicht abgeschlossen ist gegenüber dem Prozessfluid und dem Strömungsteil bzw. dem Antrieb. Dabei ist es auch denkbar, dass die zweite

Fluidenergiemaschine ein eigenes Gehäuse aufweist, welches von außen an das hermetisch dichte Gehäuse der

Fluidenergiemaschine angebracht ist. Die Trennwand des

Gehäuses der Fluidenergiemaschine, welche in den Wirkbereich der Magnetkopplung fällt, ist hierbei derart ausgebildet, dass eine magnetische Übertragung der Antriebsleistung möglich ist. Dementsprechend ist das Gehäuse in diesem

Bereich nicht magnetisch. Das Gehäuse der Fluidenergiemaschine kann in dem Wirkbereich der Magnetkopplung derart ausgebildet sein, dass eine nicht magnetische, bevorzugt nicht leitende Zwischenwand als gesondertes Bauteil zu dem Gehäuse statisch dichtend an dem Gehäuse angebracht ist und eine ansonsten offene Öffnung des Gehäuses an dieser Stelle hermetisch verschließt.

Besonders zweckmäßig ist die erfindungsgemäße Anordnung, wenn rotierende Anteile des Antriebes und des

Strömungsmaschinenteils einen gemeinsamen Rotor aufweisen, welcher Rotor bevorzugt zwischen dem Antrieb und dem

Strömungsmaschinenteil eine starre Kupplung aufweist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Antriebskette von der Fluidenergiemaschine auf die zweite Fluidenergiemaschine neben der Magnetkupplung ein Getriebe vorgesehen ist, welches die Drehzahl des Rotors der Fluidenergiemaschine auf die Drehzahl der zweiten

Fluidenergiemaschine über- oder untersetzt.

Sinnvoll ist ein geschlossener Kreislauf des Kühlmittels in der Kühlung, so dass kein Medienaustausch mit der Umgebung erforderlich ist. Insbesondere im Zusammenhang mit einem elektrischen Antrieb ist es sinnvoll, wenn die Kühlung als Kühlung für den Stator eines Elektromotors ausgebildet ist. Etwaige Wärmequellen in dem Rotor des Antriebes können hierbei zweckmäßig von dem mittels der Fluidenergiemaschine geförderten Prozessfluid gekühlt werden. So ist es

beispielsweise sinnvoll, wenn ein Spalt zwischen dem

Motorrotor und dem Motorstator von dem Prozessfluid

durchflutet ist und so der Motorrotor gekühlt wird.

Gleichfalls ist es zweckmäßig, wenn Lager zur Lagerung des Rotors, die bevorzugt als Magnetlager ausgebildet sind, mittels des zu fördernden Prozessfluids gekühlt werden.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen

Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Neben dem speziellen Ausführungsbeispiel ergeben sich für den Fachmann insbesondere aus beliebiger Kombination der Unteransprüche mit dem Hauptanspruch weitere

Möglichkeiten der Umsetzung der Erfindung. Es zeigen:

Figur 1 eine Anordnung der eingangs definierten Art gemäß dem Stand der Technik,

Figur 2 eine Fluidenergiemaschine gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung im Längsschnitt.

Figur 1 zeigt eine konventionelle Fluidenergiemaschine FEM umfassend einen Strömungsmaschinenteil AEP und einen Antrieb DRV untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse CAS. Das gemeinsame Gehäuse CAS ist hermetisch dicht zur Umgebung SUR Der Strömungsmaschinenteil AEP und der Antrieb DRV befinden sich auf einen gemeinsamen Rotor R, welcher Rotor in zwei Lagern BEA gelagert ist, wobei das auf der Seite des Antrieb DRV befindliche Lager BEA sowohl radial als auch axial führt Der gemeinsame Rotor R erstreckt sich entlang einer

Maschinenachse X. Die Strömungsmaschine AEP ist mit

Laufrädern IMP versehen, welche als axial ansaugende und radial ausgebende Laufräder IMP eines Zentrifugalverdichters ausgebildet sind.

Der Antrieb DRV ist als Elektromotor ausgebildet und weist einen Rotoranteil ROT und einen Statoranteil STAT auf. Der Rotoranteil ROT wird von einem Prozessfluid PF gekühlt, welches in den Strömungsmaschinenanteil AEP durch einen

Einlass IN eintritt und verdichtet den

Strömungsmaschinenanteil AEP durch einen Auslass EX verlässt Ein Teil des Prozessfluids PF umspült auch den Rotoranteil ROT des Antriebes DRV und die Lager BEA, die als

elektromagnetische Lager ausgebildet sind. Dies ist in den Figuren nur angedeutet.

Während der Rotoranteil ROT des Antriebes DRV mittels des Prozessfluids PF hinreichend gekühlt ist, reicht eine

Umspülung von außen für eine Kühlung des Stators STAT nicht aus. Daher ist ein geschlossener Kühlkreislauf CYC einer Kühlung COO für den Stator STAT vorgesehen, in dem ein

Kühlmittel REF getrieben von einer zweiten

Fluidenergiemaschine PU zirkuliert. Die zweite

Fluidenergiemaschine PU ist von einem Motor M angetrieben.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Fluidenergiemaschine FEM, bei der ebenfalls der Stator STAT mittels einer Kühlung COO gekühlt wird. Die der Kühlung zugeordnete zweite

Fluidenergiemaschine PU ist entlang der Maschinenachse X in einer Flucht mit dem Rotor R angeordnet. Ein separates

Gehäuse CAS2 für die Kühlung COO ist an das Gehäuse CAS der Fluidenergiemaschine FEM angebracht. Eine Trennwand SEP zwischen dem Inneren des Gehäuses CAS der

Fluidenergiemaschine FEM und dem zweiten Gehäuse CAS2 der

Kühlung COO ist speziell ausgebildet für die Übertragung der Antriebsleistung für die Kühlung COO mittels einer

Magnetkupplung MCU von dem Rotor R der Fluidenergiemaschine FEM. Optional kann zwischen der zweiten Fluidenergiemaschine PU und der Magnetkupplung MCU ein Getriebe TRA (gestrichelt angedeutet) zur Über- oder Untersetzung der Drehzahl von dem Rotor R auf die zweite Fluidenergiemaschine PU vorgesehen sein .