FR3161265A1

FR3161265A1 - INTEGRATED MOTOR-COMPRESSOR ASSEMBLY

Info

Publication number: FR3161265A1
Application number: FR2403809A
Authority: FR
Inventors: Denis Guenard; Francois MOYROUD
Original assignee: Thermodyn SAS
Current assignee: Thermodyn SAS
Priority date: 2024-04-12
Filing date: 2024-04-12
Publication date: 2025-10-17

Abstract

L’ensemble moteur-compresseur intégré (1) comprend : – une entrée de gaz (7), – un arbre d’entraînement (3), des paliers magnétiques (9, 10) supportant l’arbre d’entraînement (3), – une première section de compression (4) en surplomb à une première extrémité de l’arbre d’entraînement et configurée pour comprimer un gaz s’écoulant à l’entrée de gaz de l’ensemble moteur-compresseur intégré, et – une deuxième section de compression (5) à une deuxième extrémité de l’arbre d’entraînement. La première section de compression comprend un ventilateur de refroidissement (12) configuré pour être entraîné par l’arbre d’entraînement pour alimenter une boucle de refroidissement (11) de l’ensemble moteur-compresseur intégré avec une partie du gaz pris à l’entrée de gaz de l’ensemble moteur-compresseur intégré, la partie du gaz étant un gaz de refroidissement. Figure pour l’abrégé : Figure 1 The integrated motor-compressor assembly (1) comprises: – a gas inlet (7), – a drive shaft (3), – magnetic bearings (9, 10) supporting the drive shaft (3), – a first compression section (4) extending over a first end of the drive shaft and configured to compress a gas flowing at the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly, and – a second compression section (5) at a second end of the drive shaft. The first compression section comprises a cooling fan (12) configured to be driven by the drive shaft to supply a cooling loop (11) of the integrated motor-compressor assembly with a portion of the gas taken from the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly, the portion of the gas being a cooling gas. Figure 1 for abstraction:

Description

INTEGRATED MOTOR-COMPRESSOR ASSEMBLY

FIELD OF INVENTION

La présente invention concerne un ensemble moteur-compresseur intégré et concerne en particulier un agencement spécifique d’un ventilateur de refroidissement.The present invention relates to an integrated motor-compressor assembly and in particular to a specific arrangement of a cooling fan.

DESCRIPTION OF THE ASSOCIATED ART

Un ensemble moteur-compresseur intégré peut comprendre un moteur électrique monté sur un arbre d’entraînement pour entraîner ledit arbre. L’arbre d’entraînement est généralement supporté en rotation par deux paliers magnétiques agencés de chaque côté du moteur électrique.An integrated motor-compressor assembly may include an electric motor mounted on a drive shaft to drive said shaft. The drive shaft is generally supported against rotation by two magnetic bearings arranged on either side of the electric motor.

Une section de compression peut être agencée à chaque extrémité de l’arbre d’entraînement.A compression section can be arranged at each end of the drive shaft.

Le moteur électrique et les paliers magnétiques sont sujets à des pertes générées par exemple par des courants de Foucault.The electric motor and magnetic bearings are subject to losses generated, for example, by eddy currents.

Pour refroidir le moteur électrique et les paliers magnétiques, l’ensemble moteur-compresseur intégré comprend une boucle de refroidissement comprenant un dispositif de filtrage filtrant une partie d’un gaz comprimé par une première section de compression, la partie de gaz comprimé étant le gaz de refroidissement s’écoulant dans le moteur électrique et les paliers.To cool the electric motor and magnetic bearings, the integrated motor-compressor assembly includes a cooling loop comprising a filtering device that filters a portion of a gas compressed by a first compression section, the portion of compressed gas being the cooling gas flowing into the electric motor and bearings.

Lorsque la pression du gaz comprimé est trop élevée pour alimenter la boucle de refroidissement, une vanne de commande détend le gaz comprimé filtré par le dispositif de filtrage pour réduire la pression du gaz comprimé à une pression prédéterminée.When the compressed gas pressure is too high to supply the cooling loop, a control valve expands the compressed gas filtered by the filtering device to reduce the compressed gas pressure to a predetermined pressure.

Néanmoins, pour réduire la pression du gaz de refroidissement, la vanne de commande dissipe une partie d’une énergie utilisée pour entraîner la première section de compression pour comprimer le gaz, ce qui réduit le rendement de l’ensemble moteur-compresseur intégré.However, to reduce the cooling gas pressure, the control valve dissipates some of the energy used to drive the first compression section to compress the gas, which reduces the efficiency of the integrated engine-compressor assembly.

En outre, la vanne de commande est un composant à pression régulée qui peut être défaillant, ce qui réduit la fiabilité de l’ensemble moteur-compresseur intégré.In addition, the control valve is a pressure-regulated component that can fail, reducing the reliability of the integrated motor-compressor assembly.

Il existe un besoin d’éviter au moins certains des inconvénients susmentionnés.There is a need to avoid at least some of the aforementioned disadvantages.

SUMMARY

Selon un aspect, un nouvel ensemble moteur-compresseur intégré est proposé.In one aspect, a new integrated engine-compressor assembly is proposed.

L’ensemble moteur-compresseur intégré comprend :

une entrée de gaz,

un arbre d’entraînement,
des paliers magnétiques supportant l’arbre d’entraînement,
une première section de compression en surplomb à une première extrémité de l’arbre d’entraînement et configurée pour comprimer un gaz s’écoulant au niveau de l’entrée de gaz de l’ensemble moteur-compresseur intégré, et
une deuxième section de compression à une deuxième extrémité de l’arbre d’entraînement.

The integrated motor-compressor assembly includes:

a gas inlet,

a drive shaft,
magnetic bearings supporting the drive shaft,
a first compression section projecting over one end of the drive shaft and configured to compress a gas flowing at the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly, and
a second compression section at a second end of the drive shaft.

La première section de compression comprend un ventilateur de refroidissement configuré pour être entraîné par l’arbre d’entraînement pour alimenter une boucle de refroidissement de l’ensemble moteur-compresseur intégré avec une partie du gaz pris à l’entrée de gaz de l’ensemble moteur-compresseur intégré, la partie du gaz étant un gaz de refroidissement.The first compression section includes a cooling fan configured to be driven by the drive shaft to supply a cooling loop of the integrated motor-compressor assembly with a portion of the gas taken from the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly, the portion of the gas being a cooling gas.

Avantageusement, la première section de compression comprend une entrée de gaz radiale reliée à l’entrée de gaz de l’ensemble moteur-compresseur intégré et un carter, le ventilateur de refroidissement comprenant une roue de compression de ventilateur agencée en surplomb dans le carter à la première extrémité de l’arbre d’entraînement, la roue de compression de ventilateur du ventilateur étant configurée pour être entraînée par l’arbre d’entraînement pour comprimer le gaz de refroidissement.Advantageously, the first compression section includes a radial gas inlet connected to the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly and a housing, the cooling fan including a fan compression wheel arranged overhanging in the housing at the first end of the drive shaft, the fan compression wheel of the fan being configured to be driven by the drive shaft to compress the cooling gas.

Préférentiellement, la première section de compression comprend une entrée de gaz radiale reliée à l’entrée de gaz de l’ensemble moteur-compresseur intégré et le ventilateur de refroidissement est agencé en surplomb à la première extrémité de l’arbre d’entraînement, le ventilateur de refroidissement comprenant le carter comportant une roue de compression de ventilateur et une entrée de gaz reliée à l’entrée de gaz radiale de la première section de compression.Preferably, the first compression section includes a radial gas inlet connected to the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly and the cooling fan is arranged overhanging the first end of the drive shaft, the cooling fan including the housing having a fan compression wheel and a gas inlet connected to the radial gas inlet of the first compression section.

Avantageusement,Advantageously,

– la première section de compression comprend une entrée de gaz axiale reliée à l’entrée de gaz de l’ensemble moteur-compresseur intégré, un capot et une turbine fermée en surplomb agencée dans le capot avec un espacement,– the first compression section comprises an axial gas inlet connected to the gas inlet of the integrated engine-compressor assembly, a cowling and a closed turbine mounted in the cowling with a spacing,

– la turbine fermée comprenant une partie intermédiaire comportant une première partie et une deuxième partie, la première partie étant reliée à la deuxième partie et la deuxième partie reliant la première partie à l’arbre d’entraînement, la turbine fermée comprenant en outre une partie à pales agencée sur la deuxième partie et un couvercle entourant la première partie et la partie à pales, le couvercle comprenant une ouverture de couvercle faisant face à la première partie, une roue de compression de ventilateur étant insérée dans l’ouverture de couvercle et s’étendant à l’extérieur de la turbine fermée, un canal d’alimentation en gaz étant formé entre la première partie et le couvercle et configuré pour alimenter la roue de compression de ventilateur et la partie à pales avec un gaz s’écoulant dans l’entrée de gaz axiale de la première section de compression,– the closed turbine comprising an intermediate part having a first part and a second part, the first part being connected to the second part and the second part connecting the first part to the drive shaft, the closed turbine further comprising a bladed part arranged on the second part and a cover surrounding the first part and the bladed part, the cover comprising a cover opening facing the first part, a fan compression wheel being inserted into the cover opening and extending outside the closed turbine, a gas supply channel being formed between the first part and the cover and configured to supply the fan compression wheel and the bladed part with gas flowing into the axial gas inlet of the first compression section,

– le capot comprend une ouverture de capot faisant face à la roue de compression de ventilateur et configurée pour être reliée à la boucle de refroidissement et un agencement de scellement de ventilateur agencé dans l’espacement de chaque côté de l’ouverture de capot selon une direction axiale de la turbine fermée,– the hood includes a hood opening facing the fan compression wheel and configured to be connected to the cooling loop and a fan sealing arrangement arranged in the spacing on each side of the hood opening along an axial direction of the closed turbine,

– l’ouverture de capot du capot, les agencements de scellement de ventilateur et la roue de compression de ventilateur formant le ventilateur de refroidissement.– the hood opening, the fan sealing arrangements and the fan compression wheel forming the cooling fan.

Avantageusement, la première section de compression comprend une entrée de gaz axiale reliée à l’entrée de gaz de l’ensemble moteur-compresseur intégré, une turbine en surplomb à la première extrémité de l’arbre d’entraînement est configurée pour comprimer le gaz s’écoulant dans l’entrée de gaz axiale de la première section de compression, un carter entourant partiellement la turbine avec un espacement et des dispositifs de scellement agencés dans l’espacement pour former une chambre scellée configurée pour alimenter la boucle de refroidissement avec le gaz de refroidissement, la turbine comprend en outre une ogive à l’extrémité libre de la turbine et un canal à l’intérieur de la turbine, l’ogive comprenant en outre une ouverture reliée à une première extrémité du canal pour alimenter le canal avec le gaz de refroidissement, une deuxième extrémité du canal s’ouvrant dans la chambre scellée, la turbine, le canal et la chambre scellée formant le ventilateur de refroidissement.Advantageously, the first compression section includes an axial gas inlet connected to the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly, an overhanging turbine at the first end of the drive shaft is configured to compress the gas flowing into the axial gas inlet of the first compression section, a housing partially surrounding the turbine with spacing and sealing devices arranged in the spacing to form a sealed chamber configured to supply the cooling loop with the cooling gas, the turbine further includes a ogive at the free end of the turbine and a channel inside the turbine, the ogive further including an opening connected to a first end of the channel to supply the channel with the cooling gas, a second end of the channel opening into the sealed chamber, the turbine, the channel and the sealed chamber forming the cooling fan.

Préférentiellement, le canal s’étend selon une ligne oblique par rapport à l’axe de rotation de la turbine de sorte que le gaz de refroidissement soit comprimé dans le canal.Preferably, the channel extends along an oblique line relative to the axis of rotation of the turbine so that the cooling gas is compressed in the channel.

Avantageusement, la turbine comprend un éjecteur pour comprimer le gaz de refroidissement s’écoulant dans le canal, l’éjecteur étant agencé dans le carter.Advantageously, the turbine includes an ejector to compress the cooling gas flowing into the channel, the ejector being arranged in the casing.

Préférentiellement, l’ogive comprend un injecteur.Preferably, the warhead includes an injector.

Avantageusement, l’ensemble moteur-compresseur intégré comprend en outre :Advantageously, the integrated engine-compressor assembly also includes:

– un moteur électrique monté sur l’arbre d’entraînement configuré pour entraîner l’arbre d’entraînement, et– an electric motor mounted on the drive shaft configured to drive the drive shaft, and

– une boucle de refroidissement comportant un dispositif de filtrage,– a cooling loop incorporating a filtering device,

– le dispositif de filtrage étant relié au ventilateur de refroidissement et au moteur électrique de sorte qu’une première partie d’un gaz de refroidissement comprimé, filtré par le dispositif de filtrage, s’écoule à travers le moteur électrique pour refroidir le moteur électrique.– the filtering device being connected to the cooling fan and the electric motor so that a first part of a compressed cooling gas, filtered by the filtering device, flows through the electric motor to cool the electric motor.

Préférentiellement, le dispositif de filtrage est en outre relié à chaque palier magnétique de sorte qu’une deuxième partie du gaz de refroidissement filtré s’écoule à travers les paliers magnétiques pour refroidir les paliers magnétiques.Preferably, the filtering device is further connected to each magnetic bearing so that a second part of the filtered cooling gas flows through the magnetic bearings to cool the magnetic bearings.

Préférentiellement, dans un mode de réalisation particulier, la deuxième section de compression est en surplomb à la deuxième extrémité de l’arbre d’entraînement.Preferably, in a particular embodiment, the second compression section is overhanging at the second end of the drive shaft.

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention vont apparaître à l’examen de la description détaillée de modes de réalisation, en aucun cas restrictifs, et des dessins annexés sur lesquels :Other advantages and features of the invention will become apparent upon examination of the detailed description of embodiments, which are in no way restrictive, and the accompanying drawings in which:

laFIG. 1illustre schématiquement un mode de réalisation d’un ensemble moteur-compresseur intégré selon l’invention ;there FIG. 1 schematically illustrates an embodiment of an integrated motor-compressor assembly according to the invention;

laFIG. 2illustre schématiquement un deuxième mode de réalisation d’une première section de compression de l’ensemble moteur-compresseur intégré selon l’invention ;there FIG. 2 schematically illustrates a second embodiment of a first compression section of the integrated engine-compressor assembly according to the invention;

laFIG. 3illustre schématiquement un troisième mode de réalisation de la première section de compression selon l’invention ;there FIG. 3 schematically illustrates a third embodiment of the first compression section according to the invention;

laFIG. 4illustre schématiquement un quatrième mode de réalisation de la première section de compression selon l’invention ; etthere FIG. 4 schematically illustrates a fourth embodiment of the first compression section according to the invention; and

laFIG. 5illustre schématiquement un cinquième mode de réalisation de la première section de compression selon l’invention.there FIG. 5 schematically illustrates a fifth embodiment of the first compression section according to the invention.

DETAILED DESCRIPTION

Il est fait référence ci-après à laFIG. 1qui représente schématiquement un premier mode de réalisation d’un ensemble moteur-compresseur intégré 1.Reference is made below to the FIG. 1 which schematically represents a first embodiment of an integrated motor-compressor assembly 1.

L’ensemble moteur-compresseur intégré 1 comporte un moteur électrique 2 monté sur un arbre d’entraînement 3, deux sections de compression 4, 5 et un carter étanche à l’eau 6.The integrated motor-compressor assembly 1 comprises an electric motor 2 mounted on a drive shaft 3, two compression sections 4, 5 and a watertight casing 6.

Le moteur électrique 2 et les deux sections de compression 4, 5 sont agencées dans le carter étanche à l’eau 6.The electric motor 2 and the two compression sections 4, 5 are arranged in the watertight casing 6.

Une première section de compression 4 est en surplomb à une première extrémité de l’arbre d’entraînement 3 et la deuxième section de compression 5 est à la deuxième extrémité de l’arbre d’entraînement 3.A first compression section 4 is overhanging at one end of the drive shaft 3 and the second compression section 5 is at the second end of the drive shaft 3.

Chaque section de compression 4, 5 comporte une entrée de gaz 4a, 5a et une sortie de gaz 4b, 5b.Each compression section 4, 5 has a gas inlet 4a, 5a and a gas outlet 4b, 5b.

Dans un premier mode de réalisation de la première section de compression 4 représentée sur laFIG. 1, l’entrée de gaz 4a est une entrée de gaz radiale.In a first embodiment of the first compression section 4 shown on the FIG. 1 , gas inlet 4a is a radial gas inlet.

L’entrée de gaz 5a de la deuxième section de compression 5 est une entrée de gaz axiale.The gas inlet 5a of the second compression section 5 is an axial gas inlet.

L’entrée de gaz 4a de la première section de compression 4 est reliée à une entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1, l’entrée de gaz 5a de la deuxième section de compression 5 est reliée à la sortie de gaz 4b de la première section de compression 4 et la sortie de gaz 5b de la deuxième section de compression 5 est reliée à une sortie de gaz 8 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1.The gas inlet 4a of the first compression section 4 is connected to a gas inlet 7 of the integrated motor-compressor assembly 1, the gas inlet 5a of the second compression section 5 is connected to the gas outlet 4b of the first compression section 4 and the gas outlet 5b of the second compression section 5 is connected to a gas outlet 8 of the integrated motor-compressor assembly 1.

Chaque section de compression 4, 5 peut comprendre une roue de compression 4c, 5c.Each 4, 5 compression section can include a 4c, 5c compression wheel.

Chaque section de compression 4, 5 comprend des dispositifs de scellement 4d, 5d pour empêcher toute fuite de gaz dans le carter étanche à l’eau 6 depuis la section de compression 4, 5.Each compression section 4, 5 includes sealing devices 4d, 5d to prevent any gas leakage into the watertight casing 6 from the compression section 4, 5.

Le moteur électrique 2 est destiné à entraîner les sections de compression 4, 5 de sorte que la première section de compression 4 comprime un gaz s’écoulant dans l’entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 et distribue le gaz comprimé à l’entrée de gaz 5a de la deuxième section de compression 5.The electric motor 2 is intended to drive the compression sections 4, 5 so that the first compression section 4 compresses a gas flowing into the gas inlet 7 of the integrated motor-compressor assembly 1 and distributes the compressed gas to the gas inlet 5a of the second compression section 5.

Le moteur électrique 2 est en outre destiné à entraîner la deuxième section de compression 5 pour comprimer davantage le gaz comprimé distribué par la première section de compression 4, la deuxième section de compression distribuant le gaz comprimé à la sortie de gaz 8 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1.The electric motor 2 is also intended to drive the second compression section 5 to further compress the compressed gas distributed by the first compression section 4, the second compression section distributing the compressed gas to the gas outlet 8 of the integrated motor-compressor assembly 1.

L’arbre d’entraînement 3 est supporté par deux paliers 9, 10 dans le carter étanche à l’eau 6.The drive shaft 3 is supported by two bearings 9, 10 in the watertight housing 6.

Chaque palier 9, 10 comprend un palier radial et/ou un palier axial.Each bearing 9, 10 comprises a radial bearing and/or an axial bearing.

Préférentiellement, dans un mode de réalisation particulier, la deuxième section de compression 5 est en surplomb à la deuxième extrémité de l’arbre d’entraînement 3.Preferably, in a particular embodiment, the second compression section 5 is overhanging at the second end of the drive shaft 3.

Les paliers 9, 10 peuvent comprendre des paliers de gaz ou de préférence des paliers magnétiques.Bearings 9 and 10 may include gas bearings or, preferably, magnetic bearings.

On suppose ci-après que les paliers 9, 10 sont des paliers magnétiques, chaque palier magnétique 9, 10 comprenant un palier magnétique radial et/ou un palier magnétique axial.It is assumed below that bearings 9, 10 are magnetic bearings, each magnetic bearing 9, 10 comprising a radial magnetic bearing and/or an axial magnetic bearing.

Un premier palier 9 est agencé entre la première section de compression 4 et le moteur électrique 2, et le deuxième palier 10 est agencé entre la deuxième section de compression 5 et le moteur électrique 2.A first bearing 9 is arranged between the first compression section 4 and the electric motor 2, and the second bearing 10 is arranged between the second compression section 5 and the electric motor 2.

L’ensemble moteur-compresseur intégré 1 comprend en outre une boucle de refroidissement 11.The integrated motor-compressor assembly 1 further includes a cooling loop 11.

La première section de compression 4 comprend en outre un ventilateur de refroidissement 12 monté en surplomb sur l’arbre d’entraînement pour alimenter la boucle de refroidissement 11 avec une partie du gaz pris à l’entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1.The first compression section 4 further includes a cooling fan 12 mounted overhanging the drive shaft to supply the cooling loop 11 with a portion of the gas taken from the gas inlet 7 of the integrated motor-compressor assembly 1.

L’ensemble moteur-compresseur intégré 1 permet de réaliser un ensemble moteur-compresseur intégré en surplomb double combiné avec un ventilateur 12 à la place d’une vanne de commande connue dans l’art antérieur qui génère une grande baisse de pression et une grande baisse de débit dans l’ensemble moteur-compresseur intégré.The integrated motor-compressor assembly 1 allows for the realization of a double overhanging integrated motor-compressor assembly combined with a fan 12 in place of a control valve known in the prior art which generates a large drop in pressure and a large drop in flow in the integrated motor-compressor assembly.

La partie du gaz pris à l’entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 est appelée gaz de refroidissement.The portion of the gas taken from the gas inlet 7 of the integrated engine-compressor assembly 1 is called cooling gas.

Dans un premier mode de réalisation de la première section de compression 4, la première section de compression 4 comprend un carter 4e comportant la roue de compression 4c, l’entrée de gaz 4a de la première section de compression 4, la sortie de gaz 4b de la première section de compression 4 et le ventilateur de refroidissement 12 comportant une roue de compression de ventilateur 12a.In a first embodiment of the first compression section 4, the first compression section 4 includes a housing 4e comprising the compression wheel 4c, the gas inlet 4a of the first compression section 4, the gas outlet 4b of the first compression section 4 and the cooling fan 12 comprising a fan compression wheel 12a.

L’entrée de gaz 7 de la première section de compression 4 conduit à la partie de basse pression de la roue de compression 4c de la première section de compression 4 et à la partie de basse pression de la roue de compression de ventilateur 12a.The gas inlet 7 of the first compression section 4 leads to the low pressure part of the compression wheel 4c of the first compression section 4 and to the low pressure part of the fan compression wheel 12a.

La partie de basse pression de la roue de compression 4c de la première section de compression 4 fait face à la partie de basse pression de la roue de compression de ventilateur 12a du ventilateur de refroidissement 12.The low pressure part of the compression wheel 4c of the first compression section 4 faces the low pressure part of the fan compression wheel 12a of the cooling fan 12.

Un gaz destiné à être comprimé par une roue de compression entre dans la partie de basse pression de la roue de compression et sort de la partie de haute pression de la roue de compression. La pression du gaz dans la partie de haute pression de la roue de compression est supérieure à la pression dudit gaz dans la partie de basse pression de la roue de compression. Le carter 4e de la première section de compression 4 comprend en outre une sortie de gaz de ventilateur 12b évacuant le gaz de refroidissement comprimé par la roue de compression de ventilateur 12a.A gas intended to be compressed by a compression wheel enters the low-pressure section of the compression wheel and exits the high-pressure section. The gas pressure in the high-pressure section of the compression wheel is greater than the gas pressure in the low-pressure section. The housing 4e of the first compression section 4 further includes a fan gas outlet 12b that discharges the cooling gas compressed by the fan compression wheel 12a.

L’agencement du ventilateur de refroidissement 12 dans le carter 4e de la première section 4 simplifie l’alimentation de la roue de compression de ventilateur 12a.The arrangement of the cooling fan 12 in the housing 4e of the first section 4 simplifies the supply of the fan compression wheel 12a.

La boucle de refroidissement 11 comprend en outre un dispositif de filtrage 13 comprenant une entrée 13a reliée à la sortie de gaz 12b du ventilateur de refroidissement 12, et une sortie 13b reliée au moteur électrique 2 et aux paliers magnétiques 9, 10.The cooling loop 11 further includes a filtering device 13 comprising an inlet 13a connected to the gas outlet 12b of the cooling fan 12, and an outlet 13b connected to the electric motor 2 and the magnetic bearings 9, 10.

L’ensemble moteur-compresseur intégré 1 comprend en outre un conduit d’évacuation 14 reliant l’intérieur du carter étanche à l’eau 6 à l’entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1.The integrated motor-compressor assembly 1 further includes an exhaust duct 14 connecting the inside of the watertight casing 6 to the gas inlet 7 of the integrated motor-compressor assembly 1.

Lorsque le moteur électrique 2 entraîne l’arbre d’entraînement 3, le ventilateur de refroidissement 12 comprime le gaz de refroidissement pour alimenter la boucle de refroidissement 11 en gaz de refroidissement comprimé et le dispositif de filtrage 13 filtre le gaz de refroidissement comprimé. Le gaz de refroidissement comprimé s’écoule dans le moteur électrique 2 et les paliers magnétiques 9, 10.When the electric motor 2 drives the drive shaft 3, the cooling fan 12 compresses the cooling gas to supply the cooling loop 11 with compressed cooling gas, and the filtering device 13 filters the compressed cooling gas. The compressed cooling gas flows into the electric motor 2 and the magnetic bearings 9, 10.

Une première partie du gaz de refroidissement comprimé filtré par le dispositif de filtrage 13 peut s’écouler à travers le moteur électrique 2 pour refroidir le moteur électrique 2 et une deuxième partie du gaz de refroidissement comprimé filtré par le dispositif de filtrage 13 peut s’écouler à travers les paliers magnétiques 9, 10 pour refroidir les paliers magnétiques 9, 10.A first part of the compressed cooling gas filtered by the filtering device 13 can flow through the electric motor 2 to cool the electric motor 2 and a second part of the compressed cooling gas filtered by the filtering device 13 can flow through the magnetic bearings 9, 10 to cool the magnetic bearings 9, 10.

La première partie du gaz de refroidissement comprimé chauffé par le moteur électrique 2 et la deuxième partie du gaz de refroidissement comprimé chauffé par les paliers magnétiques 9, 10 sont libérées à l’intérieur du carter étanche à l’eau 6.The first part of the compressed cooling gas heated by the electric motor 2 and the second part of the compressed cooling gas heated by the magnetic bearings 9, 10 are released inside the watertight housing 6.

Le gaz de refroidissement chauffé libéré dans le carter étanche à l’eau 6 est déchargé à travers l’entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 via le conduit d’évacuation 14.The heated cooling gas released in the watertight casing 6 is discharged through the gas inlet 7 of the integrated motor-compressor assembly 1 via the exhaust duct 14.

Le ventilateur de refroidissement 12 peut être conçu de sorte que la pression à la sortie de gaz 12b soit égale à une pression déterminée qui est déterminée en fonction de l’écoulement de gaz de refroidissement circulant dans le moteur électrique 2 et les paliers 9, 10, et en fonction de la baisse de pression dans la boucle de refroidissement 11.The cooling fan 12 can be designed so that the pressure at the outlet of gas 12b is equal to a determined pressure which is determined as a function of the flow of cooling gas circulating in the electric motor 2 and the bearings 9, 10, and as a function of the pressure drop in the cooling loop 11.

Tel que représenté, le dispositif de filtrage 13 peut être agencé à l’extérieur du carter étanche à l’eau 6.As shown, the filtering device 13 can be arranged outside the watertight housing 6.

En variante, le dispositif de filtrage 13 peut être agencé à l’intérieur du carter étanche à l’eau 6.Alternatively, the filtering device 13 can be arranged inside the watertight housing 6.

Un gaz non filtré peut comporter des particules susceptibles d’endommager des composants à l’intérieur du carter étanche à l’eau 6, par exemple d’endommager les paliers 9, 10 et le moteur électrique 2.An unfiltered gas may contain particles that could damage components inside the watertight housing 6, for example, damage bearings 9, 10 and the electric motor 2.

Les particules peuvent être un produit de corrosion d’une tuyauterie de traitement, de la rouille, des gouttelettes d’eau portées par un flux de traitement ou des particules solides dans le gaz traité s’écoulant dans l’entrée de gaz 7.The particles may be a corrosion product of a process piping, rust, water droplets carried by a process stream, or solid particles in the treated gas flowing into the gas inlet 7.

Le dispositif de filtrage 13 est conçu pour enlever ces particules du gaz s’écoulant dans l’entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1.The filtering device 13 is designed to remove these particles from the gas flowing into the gas inlet 7 of the integrated motor-compressor assembly 1.

LaFIG. 2représente schématiquement un deuxième mode de réalisation de la première section de compression 4.There FIG. 2 schematically represents a second embodiment of the first compression section 4.

Les mêmes références désignent les mêmes éléments précédemment référencés dans le mode de réalisation de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 représenté sur laFIG. 1.The same references designate the same elements previously referenced in the embodiment of the integrated motor-compressor assembly 1 shown in the FIG. 1 .

Contrairement au premier mode de réalisation de la première section de compression 4, le ventilateur de refroidissement 12 comprend un carter 12c indépendant du carter 4e de la première section de compression 4.Unlike the first embodiment of the first compression section 4, the cooling fan 12 includes a housing 12c independent of the housing 4e of the first compression section 4.

Le ventilateur de refroidissement 12 est agencé en surplomb à la première extrémité de l’arbre d’entraînement 3.The cooling fan 12 is arranged in an overhanging position at the first end of the drive shaft 3.

La partie de basse pression de la roue de compression 4c de la première section de compression 4 fait face à la partie de haute pression de la roue de compression de ventilateur 12a du ventilateur de refroidissement 12.The low pressure part of the compression wheel 4c of the first compression section 4 faces the high pressure part of the fan compression wheel 12a of the cooling fan 12.

Un gaz destiné à être comprimé par une roue de compression entre dans la partie de basse pression de la roue de compression et sort de la partie de haute pression de la roue de compression. La pression du gaz dans la partie de haute pression de la roue de compression est supérieure à la pression dudit gaz dans la partie de basse pression de la roue de compression. Le ventilateur de refroidissement comprend une entrée de gaz 12d reliée à l’entrée de gaz radiale 4a de la première section de compression 4 et une sortie de gaz 12e reliée à l’entrée 13a du dispositif de filtrage 13.A gas intended to be compressed by a compression wheel enters the low-pressure section of the compression wheel and exits the high-pressure section. The gas pressure in the high-pressure section of the compression wheel is greater than the gas pressure in the low-pressure section. The cooling fan includes a gas inlet 12d connected to the radial gas inlet 4a of the first compression section 4 and a gas outlet 12e connected to the inlet 13a of the filter device 13.

LaFIG. 3représente schématiquement un troisième mode de réalisation de la première section de compression 4.There FIG. 3 schematically represents a third embodiment of the first compression section 4.

Dans le présent mode de réalisation, la première section de compression 4 comprend une entrée de gaz axiale 20 reliée à l’entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 et une sortie de gaz 21 reliée à l’entrée de gaz 5a de la deuxième section de compression 5.In the present embodiment, the first compression section 4 includes an axial gas inlet 20 connected to the gas inlet 7 of the integrated motor-compressor assembly 1 and a gas outlet 21 connected to the gas inlet 5a of the second compression section 5.

La première section de compression 4 comprend un capot 22 et une turbine fermée 23 en surplomb agencée dans le capot avec un espacement Gp.The first compression section 4 includes a hood 22 and an overhanging closed turbine 23 arranged in the hood with a spacing Gp.

La turbine fermée 23 est reliée à l’arbre d’entraînement 3 pour comprimer le gaz s’écoulant dans l’entrée de gaz axiale 20.The closed turbine 23 is connected to the drive shaft 3 to compress the gas flowing into the axial gas inlet 20.

La turbine fermée 23 comprend une ogive 24 à l’extrémité libre de la turbine fermée 23 et une partie intermédiaire 25 reliant l’ogive 24 à l’arbre d’entraînement 3.The closed turbine 23 includes a nose cone 24 at the free end of the closed turbine 23 and an intermediate part 25 connecting the nose cone 24 to the drive shaft 3.

L’ogive 24 et la partie intermédiaire 25 peuvent être d’un seul tenant.The ogive 24 and the intermediate part 25 can be in one piece.

La partie intermédiaire 25 comprend une première partie 26 et une deuxième partie 27, la première partie 26 reliant l’ogive 24 à la deuxième partie 27 et la deuxième partie 27 reliant la première partie 26 à l’arbre d’entraînement 3.The intermediate part 25 comprises a first part 26 and a second part 27, the first part 26 connecting the ogive 24 to the second part 27 and the second part 27 connecting the first part 26 to the drive shaft 3.

La première partie 26 comprend une première extrémité 26a reliée à l’ogive 24 et une deuxième extrémité 26b opposée à la première extrémité 26a.The first part 26 includes a first end 26a connected to the ogive 24 and a second end 26b opposite the first end 26a.

La deuxième extrémité 26b de la première partie 26 est reliée à une première extrémité 27a de la deuxième partie 27.The second end 26b of the first part 26 is connected to a first end 27a of the second part 27.

La deuxième partie 27 comprend une deuxième extrémité 27b opposée à la première extrémité 27a de la deuxième partie 27 et reliée à l’arbre d’entraînement 3.The second part 27 includes a second end 27b opposite the first end 27a of the second part 27 and connected to the drive shaft 3.

La turbine fermée 23 comprend en outre une partie à pales 28 agencée sur la deuxième partie 27 et un couvercle 29 entourant la première partie 26 et la partie à pales 28.The closed turbine 23 further comprises a bladed part 28 arranged on the second part 27 and a cover 29 surrounding the first part 26 and the bladed part 28.

La partie à pales 28 comprend des ailettes pour comprimer un gaz.The bladed part 28 includes vanes for compressing a gas.

Puisque la partie à pales 28 n’est pas agencée sur la première partie 26, aucune ailette n’est fixée sur la première partie 26 de sorte qu’un canal d’alimentation en gaz 30 soit formé entre la première partie 26 et le couvercle 29.Since the bladed part 28 is not arranged on the first part 26, no blade is fixed on the first part 26 so that a gas supply channel 30 is formed between the first part 26 and the cover 29.

Le couvercle 29 comprend une ouverture du couvercle 31 faisant face à la première partie 26.The lid 29 includes an opening in the lid 31 facing the first part 26.

Une roue de compression de ventilateur 32 est insérée dans l’ouverture du couvercle 31 et s’étend à l’extérieur de la turbine fermée 23.A fan compression wheel 32 is inserted into the opening of the cover 31 and extends outside the closed turbine 23.

La roue de compression de ventilateur 32 peut être intégrée dans le couvercle 29, le couvercle 29 et la roue de compression de ventilateur 32 étant par exemple moulés.The fan compression wheel 32 can be integrated into the cover 29, the cover 29 and the fan compression wheel 32 being, for example, molded together.

En variante, la roue de compression 32 est insérée dans le couvercle 29, par exemple les pales de la roue de compression 32 sont vissées ou soudées ou brasées sur le couvercle 29.Alternatively, the compression wheel 32 is inserted into the cover 29, for example the blades of the compression wheel 32 are screwed or welded or brazed onto the cover 29.

Le capot 22 comprend une ouverture de capot 33 faisant face à la roue de compression 32 de la turbine fermée 23 et reliée à l’entrée 13a du dispositif de filtrage 13 à travers un conduit 34.The hood 22 includes a hood opening 33 facing the compression wheel 32 of the closed turbine 23 and connected to the inlet 13a of the filtering device 13 through a conduit 34.

Un agencement de scellement de ventilateur 35 est agencé dans l’espacement Gp de chaque côté de l’ouverture de capot 33 en fonction d’une direction axiale de la turbine fermée 23.A fan sealing arrangement 35 is arranged in the Gp spacing on each side of the hood opening 33 according to an axial direction of the closed turbine 23.

Chaque agencement de scellement de ventilateur 35 peut comprendre un labyrinthe.Each 35 fan sealing arrangement may include a maze.

L’ouverture de capot 33 du capot 22, les agencements de scellement de ventilateur 35 et la roue de compression de ventilateur 32 forment le ventilateur de refroidissement.The hood opening 33 of the hood 22, the fan sealing arrangements 35 and the fan compression wheel 32 form the cooling fan.

Le canal d’alimentation en gaz 30 alimente la partie à pales 28 et la roue de compression de ventilateur 32 en gaz s’écoulant dans l’entrée de gaz axiale 20 de la première section de compression 4.The gas supply channel 30 supplies the bladed part 28 and the fan compression wheel 32 with gas flowing into the axial gas inlet 20 of the first compression section 4.

Lorsque l’arbre d’entraînement 3 entraîne la turbine fermée 23, la roue de compression de ventilateur 32 comprime une première partie du gaz (gaz de refroidissement) alimenté par le canal d’alimentation 30, la partie du gaz comprimé (gaz de refroidissement) s’écoulant dans l’entrée 13a du dispositif de filtrage 13 à travers l’ouverture de capot 33. La partie à pales 29 comprime une deuxième partie du gaz alimenté par le canal d’alimentation 30, la deuxième partie étant égale au gaz alimenté par le canal d’alimentation 30 moins la première partie du gaz, la deuxième partie du gaz comprimé par la partie à pales 29 étant déchargée de la première section de compression 4 à travers la sortie de gaz 21.When the drive shaft 3 drives the closed turbine 23, the fan compression wheel 32 compresses a first part of the gas (cooling gas) supplied by the supply channel 30, the part of the compressed gas (cooling gas) flowing into the inlet 13a of the filtering device 13 through the hood opening 33. The bladed part 29 compresses a second part of the gas supplied by the supply channel 30, the second part being equal to the gas supplied by the supply channel 30 less the first part of the gas, the second part of the gas compressed by the bladed part 29 being discharged from the first compression section 4 through the gas outlet 21.

La première section de compression 4 comprend en outre un dispositif de scellement 36 pour éviter toute fuite de gaz comprimé à l’intérieur du carter étanche à l’eau 6, le dispositif de scellement 36 étant agencé entre le capot 22 et l’arbre d’entraînement 3. Le dispositif de scellement 36 peut comprendre un labyrinthe.The first compression section 4 further includes a sealing device 36 to prevent any leakage of compressed gas inside the watertight casing 6, the sealing device 36 being arranged between the cover 22 and the drive shaft 3. The sealing device 36 may include a labyrinth.

LaFIG. 4représente schématiquement un quatrième mode de réalisation de la première section de compression 4.There FIG. 4 schematically represents a fourth embodiment of the first compression section 4.

Dans le présent mode de réalisation, la première section de compression 4 comprend une entrée de gaz axiale 40 reliée à l’entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 et une sortie de gaz 41 reliée à l’entrée de gaz 5a de la deuxième section de compression 5.In the present embodiment, the first compression section 4 includes an axial gas inlet 40 connected to the gas inlet 7 of the integrated motor-compressor assembly 1 and a gas outlet 41 connected to the gas inlet 5a of the second compression section 5.

La première section de compression 4 comprend un capot 42 et une turbine 43 en surplomb à la première extrémité de l’arbre d’entraînement 3.The first compression section 4 includes a hood 42 and a turbine 43 overhanging the first end of the drive shaft 3.

La turbine 43 est agencée dans le capot 42.The turbine 43 is arranged in the hood 42.

Un carter 44 entoure partiellement la turbine 43 avec un espacement.A casing 44 partially surrounds the turbine 43 with a spacing.

Des dispositifs de scellement 45 sont agencés dans l’espacement pour former une chambre scellée 44a.Sealing devices 45 are arranged in the spacing to form a sealed chamber 44a.

Le carter 44 comprend en outre une sortie 46 reliée à l’entrée 13a du dispositif de filtrage 13.The housing 44 further includes an output 46 connected to the input 13a of the filtering device 13.

Chaque dispositif de scellement 45 peut comprendre un labyrinthe.Each 45 sealing device may include a maze.

La turbine 43 comprend en outre une ogive 47 à l’extrémité libre de la turbine 43 et un canal 49 à l’intérieur de la turbine 43.The turbine 43 further includes a ogive 47 at the free end of the turbine 43 and a channel 49 inside the turbine 43.

Telle que représentée, l’ogive 47 peut être conique.As represented, the ogive 47 can be conical.

Une ouverture 48 est reliée à une première extrémité du canal 49 et une deuxième extrémité du canal 49 s’ouvre dans la chambre scellée 44a.An opening 48 is connected to a first end of the channel 49 and a second end of the channel 49 opens into the sealed chamber 44a.

Une partie du gaz s’écoulant dans la première section de compression 4 s’écoule dans le canal 49, la partie du gaz s’écoulant dans le canal 49 étant le gaz de refroidissement.Part of the gas flowing into the first compression section 4 flows into channel 49, the part of the gas flowing into channel 49 being the cooling gas.

La turbine 43, la chambre scellée 44a et le canal 49 forment le ventilateur de refroidissement.The turbine 43, the sealed chamber 44a and the channel 49 form the cooling fan.

La turbine 43 peut en outre comprendre un éjecteur 50 agencé dans le carter 44 pour comprimer le gaz de refroidissement s’écoulant dans le canal 49.The turbine 43 may further include an ejector 50 arranged in the casing 44 to compress the cooling gas flowing into the channel 49.

Lorsque l’arbre d’entraînement 3 entraîne la turbine 43, la turbine 43 comprime le gaz et le gaz de refroidissement s’écoule à travers le canal 49 dans la chambre scellée 44a. L’éjecteur 50 entraîné par l’arbre d’entraînement 3 comprime le gaz de refroidissement dans la chambre scellée 44a.When the drive shaft 3 drives the turbine 43, the turbine 43 compresses the gas and the cooling gas flows through the channel 49 into the sealed chamber 44a. The ejector 50 driven by the drive shaft 3 compresses the cooling gas in the sealed chamber 44a.

Le gaz de refroidissement comprimé s’écoule à travers la sortie 46 de la chambre scellée 44a pour alimenter le dispositif de filtrage 13.Compressed cooling gas flows through outlet 46 of sealed chamber 44a to supply the filtering device 13.

LaFIG. 5représente schématiquement un cinquième mode de réalisation de la première section de compression 4.There FIG. 5 schematically represents a fifth embodiment of the first compression section 4.

Dans le présent mode de réalisation, la première section de compression 4 comprend une entrée de gaz axiale 55 reliée à l’entrée de gaz 7 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 et une sortie de gaz 56 reliée à l’entrée de gaz 5a de la deuxième section de compression 5.In the present embodiment, the first compression section 4 includes an axial gas inlet 55 connected to the gas inlet 7 of the integrated motor-compressor assembly 1 and a gas outlet 56 connected to the gas inlet 5a of the second compression section 5.

La première section de compression 4 comprend un capot 57 et une turbine 58 en surplomb à la première extrémité de l’arbre d’entraînement 3.The first compression section 4 includes a hood 57 and a turbine 58 overhanging the first end of the drive shaft 3.

La turbine 58 est agencée dans le capot 57.The turbine 58 is arranged in the hood 57.

Un carter 59 entoure partiellement la turbine 58 avec un espacement.A casing 59 partially surrounds the turbine 58 with a spacing.

Des dispositifs de scellement 60 sont agencés dans l’espacement pour former une chambre scellée 59a.Sealing devices 60 are arranged in the spacing to form a sealed chamber 59a.

Le carter 59 comprend en outre une sortie 61 reliée à l’entrée 13a du dispositif de filtrage 13.The housing 59 further includes an output 61 connected to the input 13a of the filtering device 13.

Chaque dispositif de scellement 60 peut comprendre un labyrinthe.Each 60 sealing device may include a maze.

La turbine 58 comprend en outre une ogive 62 à l’extrémité libre de la turbine et un canal 63 à l’intérieur de la turbine.The turbine 58 further includes a ogive 62 at the free end of the turbine and a channel 63 inside the turbine.

Une ouverture 64 est reliée à une première extrémité du canal 63 et une deuxième extrémité du canal 63 s’ouvre dans la chambre scellée 59a.An opening 64 is connected to a first end of channel 63 and a second end of channel 63 opens into the sealed chamber 59a.

La turbine 58, la chambre scellée 59a et le canal 63 forment le ventilateur de refroidissement.The turbine 58, the sealed chamber 59a and the channel 63 form the cooling fan.

L’ogive 62 peut comprendre un injecteur 62a.The 62 warhead may include a 62a injector.

Le canal 63 s’étend selon une ligne oblique par rapport à un axe de rotation de la turbine 58 de sorte que le gaz de refroidissement soit comprimé dans le canal 63.Channel 63 extends along an oblique line relative to an axis of rotation of the turbine 58 so that the cooling gas is compressed in channel 63.

Dans une autre variante, l’ogive 62 ne comprend pas l’injecteur 62a et peut être conique.In another variant, the 62 ogive does not include the 62a injector and may be conical.

L’injecteur 62a réduit la baisse de pression dans la première section de compression 4 pour économiser l’énergie pour comprimer le gaz s’écoulant dans l’entrée de gaz axiale 55.Injector 62a reduces the pressure drop in the first compression section 4 to save energy to compress the gas flowing into the axial gas inlet 55.

La première section de compression 4 peut comprendre l’éjecteur 50 tel que représenté sur laFIG. 4dans le quatrième mode de réalisation de la première section de compression 4.The first compression section 4 may include the ejector 50 as shown on the FIG. 4 in the fourth embodiment of the first compression section 4.

Il va de soi que la turbine 43 dans le quatrième mode de réalisation de la première section de compression 4 peut comprendre l’injecteur 62a.It goes without saying that the turbine 43 in the fourth embodiment of the first compression section 4 can include the injector 62a.

Une partie du gaz s’écoulant dans la première section de compression 4 s’écoule dans le canal 63, la partie du gaz s’écoulant dans le canal 63 étant le gaz de refroidissement.Part of the gas flowing into the first compression section 4 flows into channel 63, the part of the gas flowing into channel 63 being the cooling gas.

Lorsque l’arbre d’entraînement 3 entraîne la turbine 58, la turbine 58 comprime le gaz et le gaz de refroidissement s’écoule à travers le canal 63 dans la chambre scellée 59a. L’injecteur 62a entraîné par l’arbre d’entraînement 3 comprend le gaz de refroidissement s’écoulant dans le canal 63 de sorte que le gaz de refroidissement soit comprimé avant d’entrer dans le canal 63.When the drive shaft 3 drives the turbine 58, the turbine 58 compresses the gas, and the cooling gas flows through the channel 63 into the sealed chamber 59a. The injector 62a, driven by the drive shaft 3, includes the cooling gas flowing into the channel 63 so that the cooling gas is compressed before entering the channel 63.

L’orientation du canal 63 selon une ligne oblique permet de comprimer davantage le gaz de refroidissement entrant dans le canal 63.The orientation of channel 63 along an oblique line allows for greater compression of the cooling gas entering channel 63.

Le gaz de refroidissement comprimé s’écoule à travers la sortie 61 de la chambre scellée 59a pour alimenter le dispositif de filtrage 13.Compressed cooling gas flows through outlet 61 of sealed chamber 59a to supply the filtering device 13.

Les dispositifs de scellement 4d, 5d, 36, 45, 60 peuvent comprendre des labyrinthes et peuvent en outre comprendre des conduites de liaison intermédiaires (non représentées) vers l’entrée de gaz 7 et la sortie de gaz 13b. Un agencement des labyrinthes et des différentes conduites de liaison est établi de sorte qu’aucun gaz non filtré ne puisse entrer dans les éléments de palier et de compresseur, comme le palier 9, 10 et le moteur électrique 2.The sealing devices 4d, 5d, 36, 45, 60 may include labyrinths and may further include intermediate connecting pipes (not shown) to the gas inlet 7 and the gas outlet 13b. An arrangement of the labyrinths and the various connecting pipes is established so that no unfiltered gas can enter the bearing and compressor elements, such as the bearing 9, 10 and the electric motor 2.

Chaque conduite de liaison peut comprendre un tuyau.Each connecting line may include a pipe.

Les dispositifs de scellement 4d, 5d, 36, 45, 60 évitent que ce gaz non filtré ne s’écoule à l’intérieur des paliers internes 9, 10 et du moteur électrique 2.The sealing devices 4d, 5d, 36, 45, 60 prevent this unfiltered gas from flowing inside the internal bearings 9, 10 and the electric motor 2.

« Surplomb » désigne qu’un composant de l’ensemble moteur-compresseur intégré, comme la roue de compression de ventilateur 12a, le ventilateur de refroidissement 12, la turbine 43, 58, la turbine fermée 23, la première section de compression 4 ou la deuxième section de compression 5, n’est pas situé entre les premier et deuxième paliers 9, 10."Overhang" means that a component of the integrated motor-compressor assembly, such as the fan compression wheel 12a, the cooling fan 12, the turbine 43, 58, the closed turbine 23, the first compression section 4 or the second compression section 5, is not located between the first and second bearings 9, 10.

Ledit composant est positionné en surplomb par rapport au premier ou deuxième palier 9, 10.The said component is positioned in overhang relative to the first or second level 9, 10.

Dans les premier et deuxième modes de réalisation de la première section de compression 4, le gaz de refroidissement destiné à refroidir le moteur électrique 2 et les paliers 9, 10 est pris à l’entrée de gaz de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 de sorte que le gaz de refroidissement ne soit pas comprimé par une section de compression 4, 5 de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1.In the first and second embodiments of the first compression section 4, the cooling gas intended to cool the electric motor 2 and the bearings 9, 10 is taken from the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly 1 so that the cooling gas is not compressed by a compression section 4, 5 of the integrated motor-compressor assembly 1.

Le gaz de refroidissement est alimenté dans la boucle de refroidissement par la rotation du ventilateur de refroidissement pour refroidir des composants à l’intérieur du carter étanche à l’eau 6, par exemple le moteur électrique 2 et les paliers 9, 10.Cooling gas is supplied into the cooling loop by the rotation of the cooling fan to cool components inside the watertight housing 6, for example the electric motor 2 and the bearings 9, 10.

Puisque l’énergie consommée par le ventilateur de refroidissement pour alimenter la boucle de refroidissement en gaz de refroidissement est inférieure à l’énergie consommée pour comprimer le gaz de refroidissement dans la première section de compression, l’énergie consommée par l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 est réduite par comparaison avec un ensemble moteur-compresseur intégré 1 comprenant une boucle de refroidissement connue dans l’art antérieur.Since the energy consumed by the cooling fan to supply the cooling loop with cooling gas is less than the energy consumed to compress the cooling gas in the first compression section, the energy consumed by the integrated motor-compressor assembly 1 is reduced compared with an integrated motor-compressor assembly 1 comprising a cooling loop known in the prior art.

En outre, dans les premier au cinquième modes de réalisation de la première section de compression 4, le ventilateur de refroidissement est intégré dans la première section de compression et la boucle de refroidissement ne comprend pas de vanne de commande configurée pour détendre un gaz de refroidissement comprimé (destruction d’énergie).Furthermore, in the first to fifth embodiments of the first compression section 4, the cooling fan is integrated into the first compression section and the cooling loop does not include a control valve configured to expand a compressed cooling gas (energy destruction).

Puisqu’il n’est pas détruit d’énergie par la détente d’un gaz de refroidissement comprimé, le rendement de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1 est augmenté en comparaison avec un ensemble moteur-compresseur comprenant une boucle de refroidissement comportant une vanne de commande connue dans l’art antérieur.Since no energy is destroyed by the expansion of a compressed cooling gas, the efficiency of the integrated motor-compressor assembly 1 is increased compared with a motor-compressor assembly comprising a cooling loop with a control valve known in the prior art.

En outre, la fiabilité du ventilateur de refroidissement est supérieure à la fiabilité d’une vanne de commande régulée détendant un gaz à une pression prédéterminée connue dans l’art antérieur, ce qui permet d’augmenter la fiabilité de l’ensemble moteur-compresseur intégré 1.In addition, the reliability of the cooling fan is superior to the reliability of a regulated control valve expanding a gas to a known predetermined pressure in the prior art, which increases the reliability of the integrated motor-compressor assembly 1.

Claims

Integrated motor-compressor assembly (1) comprising:

a gas inlet (7),
a drive shaft (3),
magnetic bearings (9, 10) supporting the drive shaft (3),
a first compression section (4) overhanging one end of the drive shaft and configured to compress a gas flowing at the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly, and
a second compression section (5) at a second end of the drive shaft,

characterized in that the first compression section includes a cooling fan (12) configured to be driven by the drive shaft to supply a cooling loop (11) of the integrated motor-compressor assembly with a portion of the gas taken from the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly, the portion of the gas being a cooling gas.

Integrated motor-compressor assembly according to claim 1, wherein the first compression section (4) comprises a radial gas inlet (4a) connected to the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly and a housing (4e), the cooling fan (12) comprising a fan compression wheel (12a) arranged in an overhanging position in the housing at the first end of the drive shaft (3), the fan compression wheel of the fan being configured to be driven by the drive shaft to compress the cooling gas.

Integrated motor-compressor assembly according to claim 1, wherein the first compression section (4) includes a radial gas inlet (4a) connected to the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly and the cooling fan (12) is arranged overhanging the first end of the drive shaft (3), the cooling fan including a housing (12c) having a fan compression wheel (12a) and a gas inlet (12d) connected to the radial gas inlet (4a) of the first compression section.

Integrated engine-compressor assembly according to claim 1, wherein:

the first compression section (4) includes an axial gas inlet (20) connected to the gas inlet of the integrated engine-compressor assembly, a hood (22) and a closed turbine (23) in an overhanging position arranged in the hood with a spacing (Gp),
The closed turbine (23) comprising an intermediate portion (25) having a first portion (26) and a second portion (27), the first portion (26) being connected to the second portion (27) and the second portion (27) connecting the first portion (26) to the drive shaft (3), the closed turbine (23) further comprising a bladed portion (28) arranged on the second portion (27) and a cover (29) surrounding the first portion (26) and the bladed portion (28), the cover (29) having a cover opening (31) facing the first portion, a fan compressor wheel (32) being inserted into the cover opening and extending outside the closed turbine (23), a gas supply channel (30) being formed between the first portion and the cover and configured to supply the fan compressor wheel and the bladed portion with gas flowing into the axial gas inlet of the first compression section,
the hood (22) comprising a hood opening (33) facing the fan compression wheel (32) and configured to be connected to the cooling loop (11) and a fan sealing arrangement (35) arranged in the spacing on each side of the hood opening along an axial direction of the closed turbine,
the hood opening (33) of the hood (22), the fan sealing arrangements (35) and the fan compression wheel (32) forming the cooling fan.

An integrated motor-compressor assembly according to claim 1, wherein the first compression section (4) comprises an axial gas inlet (40, 55) connected to the gas inlet of the integrated motor-compressor assembly, a turbine (43, 58) projecting from the first end of the drive shaft (3) and configured to compress the gas flowing into the axial gas inlet of the first compression section, a housing (44, 59) partially surrounding the turbine with a gap and sealing devices (45, 60) arranged in the gap to form a sealed chamber (44a, 59a) configured to supply the cooling loop (11) with cooling gas, the turbine further comprising a nozzle (47, 62) at the free end of the turbine and a channel (49, 63) inside the turbine, the nozzle further comprising an opening (48, 64) connected to one end of the channel to supply the channel with cooling gas, a second end of the channel opening into the sealed chamber, the turbine, the channel and the sealed chamber forming the cooling fan.

Integrated motor-compressor assembly according to claim 5, in which the channel (63) extends along an oblique line relative to an axis of rotation of the turbine (58) so that the cooling gas is compressed in the channel.

Integrated motor-compressor assembly according to claim 5 or 6, in which the turbine (43) includes an ejector (50) for compressing the cooling gas flowing in the channel, the ejector being arranged in the casing (44).

Integrated engine-compressor assembly according to any one of claims 5 to 7, wherein the nose cone (62) includes an injector (62a).

An integrated engine-compressor assembly according to any one of claims 1 to 8, further comprising:

an electric motor mounted on the drive shaft configured to drive the drive shaft, and
a cooling loop (11) comprising a filtering device (13),
the filtering device being connected to the cooling fan (12) and the electric motor (2) so that a first part of a compressed cooling gas, filtered by the filtering device, flows through the electric motor to cool the electric motor.

Integrated motor-compressor assembly according to claim 9, wherein the filtering device (13) is further connected to each magnetic bearing so that a second part of the filtered cooling gas flows through the magnetic bearings to cool the magnetic bearings.

Integrated motor-compressor assembly according to any one of the preceding claims, wherein the second compression section (5) is overhanging at the second end of the drive shaft (3).