專利名稱：一種海底電機冷卻方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種海底電機冷卻方法，特別是一種適合于深水大功率電機的冷卻方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國海洋經(jīng)濟的不斷發(fā)展，海洋勘探與開發(fā)能力不斷提高，特別是深海采礦和深海石油勘探開發(fā)，對于能夠在3000m深海環(huán)境下工作的大功率電機的需求越來越明顯地體現(xiàn)出來。然而，深海工作環(huán)境對大功率海底電機的長壽命與熱穩(wěn)定性提出了更高的要求。電機的內(nèi)熱交換，直接影響著電機的壽命與性能。傳統(tǒng)的風(fēng)冷和利用冷卻介質(zhì)循環(huán)將機殼熱量帶走的方式在海底受到了限制，而僅靠海水自然對流對大功率電機冷卻已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)電機發(fā)展對繞組溫升設(shè)計的要求，迫切需要一種新的冷卻方法來解決深海大功率電機的冷卻問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種冷卻能力不受海水深度影響，能形成海水強制對流的一種海底電機高效冷卻方法及裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包雙層電機外殼，安裝在電機外殼兩層間的換熱管，與電機外殼前端蓋相連的泵室，安裝在泵室上的前端蓋，開在泵室上的泵出口，開在泵前端蓋上的泵進(jìn)口，通過鍵與裝置輸出軸連接的電機輸出軸，安裝在電機軸上的葉輪，設(shè)置在泵室與電機前端蓋之間的0 形圈。本發(fā)明的工作原理為電機外殼兩層間充滿傳熱性能好的液體介質(zhì)(油或水)，外殼內(nèi)層薄壁由導(dǎo)熱性能好的材料制作，容易將電機內(nèi)熱導(dǎo)出；作為承壓殼，外層壁由強度高的材料制作。電機外殼兩層間同時安裝流動海水的換熱管。這樣電機外殼和其內(nèi)的換熱管構(gòu)成了管殼式換熱器。殼程內(nèi)為熱流體(油或水)，管程內(nèi)為冷流體海水。為提高換熱器內(nèi)的換熱效果，換熱管一端通過開在電機殼體外層壁的開口與海水相通，一端通過開在泵室端蓋上的泵入口與泵室相通，通過泵送作用實現(xiàn)海水在換熱管內(nèi)的強制流動，這樣新鮮海水不斷流過換熱管，帶走電機產(chǎn)生的熱量，提高電機冷卻效率。海水泵送作用原理如下離心葉輪在泵室內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，液體在葉片旋轉(zhuǎn)離心力作用下由泵出口甩出，同時葉輪入口中心處形成低壓，從而在換熱管與海水相通的一端與葉輪入口中間產(chǎn)生了壓差，海水在這個壓差的作用下不斷的經(jīng)過換熱管和泵進(jìn)口流進(jìn)葉輪，這樣在葉輪旋轉(zhuǎn)的過程中， 一面不斷的從海水中經(jīng)換熱管吸入液體，一面又不斷將吸入的海水排出到海底。由于該泵室浸入海水中，泵的出口和進(jìn)水管的入口都與海水相通，不存在靜壓差，使得換熱管內(nèi)流體的循環(huán)速度不受水深的影響。同時由于泵內(nèi)外壓力都等于海水靜壓力，泵工作時內(nèi)外壓差很小且不隨海水深度改變而變化，所以對泵室的設(shè)計要求不高。由于葉輪位于泵室內(nèi)，提供的能量只是克服海水在換熱管內(nèi)流動的阻力，所以葉輪消耗能量不會對電機的效率有很大影響，相反因為冷卻效果好，電機在相對低溫下運行，電機轉(zhuǎn)子和定子的銅損降低，電機的效率得到相應(yīng)的提高。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于電機外殼為雙層結(jié)構(gòu)，其外層承壓殼厚度可以相對厚些，材料選擇可以只考慮承壓能力需要而不考慮散熱性能，內(nèi)層可以采用導(dǎo)熱性能好的材料而不必考慮承壓的要求，使內(nèi)層的熱阻最小，加速電機內(nèi)熱交換自然對流換熱的過程、提高換熱效率。2、本發(fā)明由于在電機外殼內(nèi)外層間增加了換熱管，增加了換熱面積，提高換熱效率，電機溫升可以得到最大程度的降低。3、本發(fā)明由于增加了與電機同軸的葉輪，實現(xiàn)了強制對流換熱，給電機換熱流體提供了最大限度的冷卻效果，使電機具有更長的運行壽命和熱穩(wěn)定性。4、本發(fā)明由于泵的進(jìn)、出口都與海水相通，泵進(jìn)出口不存在靜壓差，葉輪消耗能量不高，且冷卻能力不隨水深變化。5、本發(fā)明由于泵室浸入海水中、泵的進(jìn)、出口都與海水相通，泵工作時內(nèi)外壓差很小且不隨海水深度的改變而變化，所以對泵室強度和密封要求不高。6、由于本發(fā)明特殊的殼體設(shè)計，對于現(xiàn)有電機可以直接進(jìn)行殼體改造，而不必考慮壓力補償?shù)?。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、換熱效率高，可靠性高，可以充分利用現(xiàn)有電機進(jìn)行改造，因此， 可以有效解決深海大功率電機的冷卻問題，滿足長壽命與熱穩(wěn)定性的要求。


附圖是實現(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。1為電機殼體外層壁、2為換熱管、3為電機殼體內(nèi)層壁、4為電機外殼前端蓋、5為泵室、6為電機輸出軸、7為葉輪。
具體實施例方式參見附圖，一種深海大功率電機的冷卻方法及裝置，包括冷卻裝置中的電機殼體外層壁1、換熱管2、電機殼體內(nèi)層壁3、電機外殼前端蓋4、泵室5、電機輸出軸6、葉輪7等零部件組成。電機殼體內(nèi)外兩層間充滿傳入性能好的流體介質(zhì)，換熱管一端通過開在電機殼體外層壁的開口 a與海水相通，一端通過開在電機殼體外層壁的開口 b由輔助管線通過泵室前端蓋上開口與泵入口 c相通，泵室上的開口 d與海水相通。電機工作時帶動泵室內(nèi)的葉輪旋轉(zhuǎn)，泵室內(nèi)的海水通過開口 d排出，泵入口端通過換熱管不斷將海水吸入到泵內(nèi)， 實現(xiàn)海水通過泵送作用在換熱管內(nèi)的流動。上述實施例僅用于說明本發(fā)明，其中換熱管的形式、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種深海大功率電機的冷卻方法。該方法包括一個由電機外殼和換熱管組成的換熱器。換熱管內(nèi)海水與電機外殼內(nèi)的流體介質(zhì)(油或水)進(jìn)行熱交換帶走熱量，降低電機外殼內(nèi)流體介質(zhì)的溫度，外殼內(nèi)流體介質(zhì)對電機進(jìn)行冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻方法，其特征在于換熱管內(nèi)的海水是流動的。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻方法，其特征在于所述海水流動是靠與電機同軸、浸在海水中的泵實現(xiàn)的。
4.如權(quán)利要求1所述的一種深海大功率電機的冷卻方法，其實現(xiàn)裝置包括電機外殼、 換熱管、安裝在電機前端蓋上的泵室，通過鍵與輸出端連接的輸出軸，安裝在泵室內(nèi)的葉輪，安裝在泵室上的前端蓋，其特征在于所述電機外殼為雙層外殼，所述換熱管一端通過外殼上的開口與海水相通，一端通過外殼上的開口通過輔助管線與泵入口相通。
5.如權(quán)利要求4所述的一種深海大功率電機的冷卻裝置，其特征在于所述泵室的出口直接與海水相通，所述葉輪通過鍵直接安裝在電機軸上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于深海大功率電機的冷卻方法及裝置，其特征在于它包括一個由電機外殼和換熱管組成的換熱器。換熱管內(nèi)海水與電機外殼內(nèi)的流體介質(zhì)(油或水)進(jìn)行熱交換帶走熱量，外殼內(nèi)流體介質(zhì)對電機進(jìn)行冷卻；所述換熱管內(nèi)的海水是流動的；所述海水流動是靠與電機同軸、浸在海水中的泵實現(xiàn)的；所述方法實現(xiàn)裝置包括電機外殼、換熱管、安裝在電機前端蓋上的泵室，通過鍵與輸出端連接的輸出軸，安裝在泵室內(nèi)的葉輪，安裝在泵室上的前端蓋，其特征在于所述電機外殼為雙層外殼，所述換熱管一端通過外殼上的開口與海水相通，一端通過外殼上的開口通過連接管、泵室前端蓋與葉輪入口相通；所述泵室的出口直接與海水相通，所述葉輪通過鍵直接安裝在電機軸上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、換熱效率高，可靠性高，可以充分利用現(xiàn)有電機進(jìn)行改造，因此，可以有效解決深海大功率電機的冷卻問題，滿足長壽命與熱穩(wěn)定性的要求。
文檔編號H02K9/19GK102290923SQ20111021849
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者周昌靜, 尹樹孟, 王丹, 陳國明, 陳永超 申請人:中國石油大學(xué)(華東)