ES2629105T3 - Sistema de propulsión eléctrica montado en góndola para un buque - Google Patents

Sistema de propulsión eléctrica montado en góndola para un buque Download PDF

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ES2629105T3 ES14739755.8T ES14739755T ES2629105T3 ES 2629105 T3 ES2629105 T3 ES 2629105T3 ES 14739755 T ES14739755 T ES 14739755T ES 2629105 T3 ES2629105 T3 ES 2629105T3
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Abstract

Sistema de propulsión eléctrica montado en góndola para un buque, que presenta - un motor eléctrico con un estator (1) y un árbol (6) dispuesto de forma coaxial respecto al estator (6), - una carcasa con al menos una parte de carcasa (2) que se extiende en la dirección axial al menos en parte a lo largo del estator (1) y que envuelve el estator (1) al menos en parte en la dirección periférica y, - al menos una cabeza de bobina (7), que sobresale respectivamente en un lado frontal axial del estator (1) - al menos una turbomáquina (5), que está dispuesta entre el árbol (6) y la carcasa y que está unida de manera solidaria en rotación con el árbol (6), pudiendo refrigerarse la al menos una cabeza de bobina (7) mediante un primer medio refrigerante que puede hacerse circular por medio de la al menos una turbomáquina (5), caracterizado por al menos una primera abertura de entrada (13) y al menos una primera abertura de salida (14), estando previsto entre la primera abertura de entrada (13) correspondiente y la primera abertura de salida (14) correspondiente al menos un primer canal de refrigeración (11) que se extiende sustancialmente en perpendicular a la dirección axial, pudiendo fluir, en caso de un movimiento relativo del sistema de propulsión montado en góndola respecto al agua que envuelve al menos en parte el sistema de propulsión montado en góndola, el agua a través de la primera abertura de entrada (13) correspondiente, el al menos un primer canal de refrigeración (11) y la primera abertura de salida (14) correspondiente, estando separada el agua que fluye por el al menos un primer canal de refrigeración (11), por al menos un primer elemento de separación (12), del primer medio refrigerante.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de propulsion electrica montado en gondola para un buque
La invention se refiere a un sistema de propulsion electrica montado en gondola para un buque que presenta un motor electrico con un estator y un arbol dispuesto de forma coaxial respecto al estator, una carcasa con al menos una parte de carcasa que se extiende en la direction axial por lo menos en parte a lo largo del estator y que envuelve el estator al menos en parte en la direccion periferica, al menos una cabeza de bobina, que sobresale respectivamente en un lado frontal axial del estator y una turbomaquina, que esta dispuesta entre el arbol y la carcasa y que esta unida de manera solidaria en rotation con el arbol, pudiendo refrigerarse la al menos una cabeza de bobina mediante un medio refrigerante que puede hacerse circular mediante la al menos una turbomaquina.
Un sistema de propulsion electrica montado en gondola de este tipo se usa por ejemplo como unidad de propulsion en un buque, encontrandose el sistema de propulsion montado en gondola en el exterior del casco del buque y por debajo del nivel de agua, en particular en el agua del mar, y acciona una helice. Los sistemas de propulsion montados en gondola de este tipo se conocen tambien por el nombre sistema de propulsion POD. En un sistema de propulsion electrica montado en gondola de este tipo, el calor residual del motor electrico debe evacuarse de una forma adecuada, para mantener la maquina a un nivel de temperatura constante y aceptable durante el funcionamiento.
La evacuation de calor del estator se realiza hasta ahora a traves de la superficie de la carcasa por convection. El paquete de chapas del estator esta integrado por encogimiento en una carcasa, por lo que queda garantizada una buena transferencia de calor. No obstante, debido a ello no pueden refrigerarse suficientemente las cabezas de bobina, puesto que no tienen contacto con la carcasa, por lo que el calor no puede transmitirse directamente a la carcasa y, por lo tanto, al agua.
Por el documento DE 877 254 C se conoce un sistema de propulsion montado en gondola que presenta un motor electrico en una carcasa del motor, estando envuelta la carcasa del motor por la carcasa de la gondola y estando previsto un canal anular entre la carcasa del motor y la carcasa de la gondola. El agua que entra en la gondola puede fluir por el canal anular.
Por el documento DE 198 26 229 A1 se conoce otro sistema de propulsion montado en gondola, que esta fijado en un vastago en el casco del buque. Estan previstos elementos de refrigeration en la parte inferior del vastago. Ademas, el arbol del sistema de propulsion montado en gondola esta realizado como arbol hueco, por el que puede fluir agua del mar.
Por el documento DE 198 01 448 A1 se conoce un dispositivo de propulsion electrica para buque, formado por una carcasa dispuesta a modo de gondola en el lado inferior del casco del buque para el alojamiento de un motor electrico con rotor y estator, estando dispuesta en el arbol que porta el rotor al menos una helice.
Por el documento US 2 991 377 A se conoce un motor completamente cerrado, a prueba de fuego o a prueba de explosion con una refrigeracion.
Por el documento DE 595 012 C se conoce un dispositivo para impedir el calentamiento inadmisible de cajas de cambios encapsuladas, que estan ensamblados con un motor electrico cerrado, refrigerado por una corriente de aire interior.
La invencion tiene el objetivo de poner a disposition un sistema de propulsion electrica montado en gondola con una refrigeracion mejorada.
Este objetivo se consigue mediante un sistema de propulsion electrica montado en gondola del tipo indicado al principio, porque el sistema de propulsion electrica montado en gondola presenta al menos una primera abertura de entrada y al menos una primera abertura de salida, estando previsto entre la primera abertura de entrada correspondiente y la primera abertura de salida correspondiente al menos un primer canal de refrigeracion que se extiende sustancialmente en perpendicular a la direccion axial, pudiendo fluir, en caso de un movimiento relativo del sistema de propulsion montado en gondola respecto al agua que envuelve al menos en parte el sistema de propulsion montado en gondola, el agua a traves de la primera abertura de entrada correspondiente, el al menos un primer canal de refrigeracion y la primera abertura de salida correspondiente, estando separada el agua que fluye por el al menos primer canal de refrigeracion, por al menos un primer elemento de separation, del primer medio refrigerante.
En maquinas electricas, en particular la refrigeracion de las cabezas de bobina es en muchos casos problematica, puesto que las cabezas de bobina se calientan fuertemente durante el funcionamiento, por lo que las cabezas de bobina forman puntos con acumulacion de calor, llamados “hot spots” en caso de una evacuacion insuficiente del
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calor residual. Por lo tanto, de acuerdo con la invencion esta prevista al menos una turbomaquina, que esta unida de manera solidaria en rotacion con el arbol y que esta dispuesta en la direccion radial entre el arbol y la carcasa, en particular la al menos una parte de carcasa. Aqul tambien es concebible que la al menos una turbomaquina este unida de manera solidaria en rotacion con el rotor, que esta unido a su vez de manera solidaria en rotacion con el arbol. La turbomaquina correspondiente esta dispuesta preferentemente en la zona axial de la cabeza de bobina correspondiente.
La al menos una turbomaquina permite la circulacion del primer medio refrigerante, por lo que puede refrigerarse la al menos una cabeza de bobina. Se forma un circuito de refrigeracion de tal modo que el primer medio refrigerante absorbe el calor residual de la al menos una cabeza de bobina y lo cede a un lugar mas fresco, para volver a absorber tras un paso completo por el circuito de refrigeracion mas calor residual de la al menos una cabeza de bobina. Este circuito de refrigeracion esta dispuesto preferentemente en la zona correspondiente de la cabeza de bobina, siendo el lugar mas fresco en particular el lado interior de la carcasa o de la al menos una parte de carcasa. Por lo tanto, el calor residual de la cabeza de bobina puede cederse mediante el primer medio refrigerante a la carcasa, que cede el calor residual finalmente al agua que rodea el sistema de propulsion electrica montado en gondola. Puesto que la cabeza de bobina correspondiente esta durante el funcionamiento sustancialmente mas caliente que el agua, queda realizado por lo tanto un circuito de refrigeracion potente.
Gracias a la union no giratoria entre la al menos una turbomaquina con el arbol queda garantizado que la refrigeracion sea especialmente potente cuando el arbol se hace funcionar con un numero de revoluciones comparativamente alto, transformando el sistema de propulsion electrica montado en gondola una potencia electrica comparativamente grande. Al mismo tiempo se impide mediante la union no giratoria de forma segura que se haga funcionar el sistema de propulsion electrica montado en gondola y que genere calor residual, sin que este disponible la refrigeracion. Esta constelacion no deseada puede producirse, por ejemplo, en caso de un sistema de propulsion montado en gondola con un ventilador independiente alimentado por separado, cuando el sistema de propulsion montado en gondola es alimentado con potencia de accionamiento, pero el ventilador independiente no puede ser alimentado con potencia electrica por un defecto tecnico.
La disposicion de acuerdo con la invencion permite, ademas, realizar el sistema de propulsion electrica montado en gondola de forma encapsulada respecto al vastago que porta el sistema de propulsion montado en gondola. Esto tiene un efecto positivo en la vida util del sistema de propulsion electrica montado en gondola, porque el circuito de refrigeracion arriba explicado puede estar realizado de forma cerrada en el interior del sistema de propulsion electrica montado en gondola pudiendo evitarse, por lo tanto, que el agua del mar que tiene un efecto fuertemente corrosivo entre en contacto directo con el estator y otros componentes del motor electrico.
Gracias al por lo menos un primer circuito de refrigeracion puede conseguirse una evacuacion especialmente eficiente del calor residual del sistema de propulsion electrica montado en gondola, puesto que el calor residual se cede directamente al agua, que rodea al menos en parte el sistema de propulsion electrica montado en gondola. En particular, es ventajosa la capacidad termica elevada del agua, as! como la temperatura del agua habitualmente reducida en comparacion con la temperatura del estator. Una refrigeracion especialmente buena puede conseguirse porque esta prevista una pluralidad de canales de refrigeracion de este tipo.
Puesto que el sistema de propulsion electrica montado en gondola se hace funcionar habitualmente en agua del mar que contiene sal, el al menos un canal de refrigeracion conformado de este modo esta hecho preferentemente al menos en parte de un material especialmente resistente a la corrosion y que presenta al mismo tiempo una buena conductividad termica, por ejemplo una aleacion de cobre-aluminio o bronce.
El material debe ser resistente a la corrosion al menos en una atmosfera que contiene agua del mar, debiendo alcanzarse esta propiedad del material en particular durante el uso conforme a lo prescrito del sistema de propulsion electrica montado en gondola, en particular cuando el sistema de propulsion montado en gondola esta sumergido en agua o agua del mar. De este modo se consigue una resistencia a largo plazo, que permite un funcionamiento del sistema de propulsion montado en gondola en agua del mar durante anos.
En particular, el material puede elegirse de tal modo que esta garantizada una resistencia a la corrosion suficiente, por ejemplo segun las categorlas de resistencia a la corrosion C4 o C5-I para condiciones atmosfericas o lm2 o lm3 para agua segun DIN EN ISO 12944-2. De este modo es concebible, por ejemplo, que el material este en contacto directo con el agua del mar. Como alternativa, el material puede estar en contacto directo con aire refrigerante u otro medio refrigerante, que por el funcionamiento del sistema de propulsion electrica montado en gondola en agua del mar contiene sal y representa, por lo tanto, la atmosfera que contiene agua del mar arriba indicada. Por lo tanto, el al menos un medio refrigerante puede estar realizado por ejemplo de forma llquida o gaseosa, en particular son concebibles para ello circuitos de refrigeracion cerrados con agua refrigerante que circula o con aire refrigerante que circula.
Una resistencia a la corrosion suficiente puede interpretarse por ejemplo como duracion de la proteccion entre 5 y 15 anos o como una duracion de proteccion de mas de 15 anos, como se explica en DIN EN ISO 12944-5.
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Como alternativa o de forma adicional, la resistencia a la corrosion del material puede elegirse de tal modo que el coeficiente de merma del material durante el uso conforme a lo prescrito del sistema de propulsion electrica montado en gondola es inferior a 100 pm, en particular inferior a 50 pm por ano. El espesor de la capa puede ser dimensionado del tal modo que tras una vida util minima o una duracion de proteccion deseadas y con un coeficiente de merma predeterminado se mantenga un espesor mlnimo de capa. En particular, puede estar previsto que la capa delimite los canales de refrigeracion en la direccion radial.
Como materiales de buena conductividad termica se consideran aqul los que tienen una conductividad termica de al menos 1 W/(m*K), en particular de al menos 60 W/(m*K). En un orden de conductividad termica creciente, se pueden indicar como materiales de una conductividad termica de al menos 60 W/(m*K) por ejemplo la aleacion de bronce, en particular la aleacion de bronce CC333G o CuAl10FeNi5-C, as! como los metales estano, cromo, cinc o alumno, pudiendo usarse tambien grafito. Tambien es concebible usar una aleacion que consigue una conductividad termica de este tipo. En particular puede elegirse un material que presenta una conductividad termica de al menos 80 W/(m*K).
El al menos un primer canal de refrigeracion puede ser provisto de un recubrimiento especial, que impide el crecimiento de moluscos, balanos u otros organismos, que podrlan bloquear el flujo por el canal de refrigeracion. Un recubrimiento especial de este tipo puede ser, por ejemplo, un barniz, al que no pueden adherirse los organismos, en particular materiales con un efecto de deslizamiento o efecto de flor de loto.
No obstante, el recubrimiento especial tambien puede estar configurado de tal modo que puede solicitarse regularmente con una corriente electrica, mediante la cual puede impedirse un crecimiento molesto. Para ello puede aplicarse por ejemplo un barnizado en forma de tiras, pudiendo solicitarse dos tipos diferentes de tiras con una polaridad electrica diferente y siendo adyacente siempre una tira correspondiente del primer tipo con al menos una tira del segundo tipo. Gracias a la solicitacion con tension o corrientes de diferentes polaridades puede variarse por lo tanto el pH en el agua en el primer tipo y en el segundo tipo de tiras, a lo que no pueden adaptarse los organismos, de modo que se impide un crecimiento de organismos. Gracias al campo electrico as! generado, se crea durante la solicitacion por ejemplo un entorno alcalalno en la primera tira y un entorno acido en la segunda tira, generandose en caso de la polaridad inversa un entorno correspondientemente inverso.
Gracias al por lo menos un primer canal de refrigeracion puede aumentarse sustancialmente la potencia de refrigeracion del sistema de propulsion electrica montado en gondola, puesto que una gran cantidad de calor residual puede cederse al agua que fluye por el al menos un primer canal de refrigeracion. En particular, el al menos un primer canal de refrigeracion esta dispuesto para ello directamente adyacente a la zona correspondiente de la cabeza de bobina, por ejemplo en el exterior o interior de una placa de cojinete que limita la zona correspondiente de la cabeza de bobina en la direccion axial. La delimitacion del al menos un primer canal de refrigeracion respecto a la zona correspondiente de la cabeza de bobina, en la que puede circular el primer medio refrigerante queda garantizada por el al menos un primer elemento de separacion. Para conseguir una refrigeracion especialmente buena, el al menos un primer elemento de separacion presenta una buena conductividad termica.
El al menos un primer canal de refrigeracion puede estar dispuesto por ejemplo de forma adyacente a una placa de cojinete del sistema de propulsion electrica montado en gondola de la siguiente manera. Puesto que delante de la placa de cojinete estan dispuestas la helice y la sentina de la maquina, no hay conexion con el agua del mar, que puede usarse para una evacuacion de calor mejorada. La solucion incluye una chapa, que se fija mediante distanciadores directamente en la placa de cojinete. De este modo se forma una camara entre estos dos elementos. Las camaras disponen respectivamente de una primera abertura de entrada y una primera abertura de salida al agua del mar. De este modo esta garantizado un intercambio de agua permanente a traves de la camara que forma el primer canal de refrigeracion correspondiente. La primera abertura de entrada correspondiente esta dispuesta con preferencia directamente en la zona de flujo de la helice, de modo que el agua del mar es llevada automaticamente a las camaras de agua de la placa de cojinete para la refrigeracion. Aqul no es imprescindible prever una bomba para el transporte del agua, pero puede usarse para un intercambio de agua mejorado.
En una configuracion ventajosa de la invencion, el primer medio refrigerante es aire. Correspondientemente, la al menos una turbomaquina esta realizada como llamado ventilador de arbol, por lo que puede formarse un circuito de refrigeracion muy economico pero a pesar de ello fiable en la zona de la cabeza de bobina.
En otra configuracion ventajosa de la invencion esta previsto al menos un primer elemento refrigerador, que tiene contacto termico con la al menos una parte de carcasa y mediante el cual puede refrigerarse el primer medio refrigerante.
El al menos un primer elemento refrigerador puede estar realizado por ejemplo como aleta refrigeradora o como una pluralidad de aletas refrigeradoras, que tienen contacto termico con la al menos una parte de carcasa. En particular, el al menos un primer elemento refrigerador puede estar realizado en union material con la carcasa o la al menos una parte de carcasa, presentando la carcasa o la al menos una parte de carcasa aletas refrigeradoras de este tipo, que aumentan la superfine disponible para la refrigeracion.
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Tambien es concebible que en el circuito de refrigeracion del primer medio refrigerante esten previstos elementos conductores, que conducen el flujo de medio refrigerante de forma eficiente desde el punto de vista reotecnico de la al menos una turbomaquina a la cabeza de bobina correspondiente, de la cabeza de bobina correspondiente al por lo menos un primer elemento refrigerador y/o del al menos un primer elemento refrigerador a la al menos una turbomaquina. De forma ventajosa, el al menos un primer elemento refrigerador esta conformado de tal modo que se consigue por ejemplo mediante una superficie especialmente grande del al menos un primer elemento refrigerador una absorcion eficiente de calor residual del primer medio refrigerante cumpliendose al mismo tiempo una funcion de desviacion de la corriente del primer medio refrigerante. La potencia de refrigeracion puede conseguirse por ejemplo porque el al menos un primer elemento refrigerador se extiende a lo largo de la longitud axial completa de la zona correspondiente de la cabeza de bobina y/o en la direction radial en la zona completa entre la al menos una parte de carcasa y el arbol.
Si el primer medio refrigerante esta realizado como aire y la al menos una turbomaquina como ventilador de arbol, el aire calentado puede dirigirse mediante el primer elemento refrigerador realizado como chapa desviadora de aire y las aletas refrigeradoras de esta. Estas aletas refrigeradoras se encuentran en el lado interior radial de la carcasa de la maquina, p.ej. en forma de un anillo integrado por encogimiento. Estas aletas refrigeradoras tambien pueden prolongarse radialmente en la direccion del eje de la maquina, para aumentar la superficie de refrigeracion de retorno efectiva. El aire refrigerado en el retorno vuelve a ser aspirado por el ventilador de arbol.
En otra configuration ventajosa de la invention esta previsto aqul al menos un segundo elemento refrigerador, que tiene contacto termico con el al menos un primer elemento de separation y mediante el cual puede refrigerarse el primer medio refrigerante.
El al menos un segundo elemento refrigerador mejora el transporte del calor residual de la cabeza de bobina correspondiente al agua que fluye en el al menos un primer canal de refrigeracion, por ejemplo estando realizado el al menos un segundo elemento refrigerador como aleta refrigeradora o como pluralidad de aletas refrigeradoras. Es concebible que el primer elemento de separacion correspondiente y el segundo elemento refrigerador correspondiente esten realizados en una pieza. De forma ventajosa, el al menos un segundo elemento refrigerador esta dispuesto en la zona correspondiente de la cabeza de bobina, en la que puede circular el primer medio refrigerante.
Otra optimization puede conseguirse porque el al menos un segundo elemento refrigerador presenta una superficie especialmente grande, por ejemplo extendiendose el al menos un segundo elemento refrigerador en la direccion radial entre la al menos una parte de carcasa y el arbol. Ademas, el al menos un segundo elemento refrigerador puede estar dispuesto desde el punto de vista reotecnico de tal modo que se reduce la resistencia al flujo del flujo del primer medio refrigerante consiguiendose al mismo tiempo una desviacion del flujo. El al menos un segundo elemento refrigerador puede extenderse por ejemplo en la direccion radial entre la al menos una parte de carcasa y el arbol.
Puede conseguirse una potencia de refrigeracion especialmente elevada, en particular, porque estan previstos respectivamente al menos un primer elemento refrigerador y al menos un segundo elemento refrigerador.
El primer medio refrigerante es por ejemplo aire y la al menos una turbomaquina esta realizada correspondientemente como uno o varios ventiladores de arbol. Por consiguiente, el aire calentado puede dirigirse pasando por el segundo elemento refrigerador configurado como chapa desviadora de aire y puede fluir por las aletas refrigeradoras de la chapa desviadora de aire. Estas aletas refrigeradoras se encuentran axialmente en la placa de cojinete en el lado interior de la sala de maquinas. La chapa desviadora de aire esta abierta hacia el arbol, por lo que el aire refrigerado en el retorno vuelve a ser aspirado por el ventilador de arbol por lo que queda cerrado el circuito de ventilation.
En otra configuracion ventajosa de la invencion, la al menos una primera abertura de entrada y/o la al menos una primera abertura de salida estan conformadas de tal modo que en un movimiento relativo del sistema de propulsion montado en gondola respecto al agua que rodea el sistema de propulsion montado en gondola puede aumentarse una velocidad de circulation del agua que fluye por el al menos un primer canal de refrigeracion.
El aumento de la velocidad de circulacion puede conseguirse por ejemplo mediante una abertura de entrada y/o abertura de salida en forma de embudo. La abertura de entrada y/o la abertura de salida pueden estar realizadas en particular en forma de una caperuza de aire como se usa para ventiladores tipo Dorade, dado el caso teniendose en cuenta adaptaciones reotecnicas para el uso en el agua. De forma ventajosa, la abertura de entrada esta realizada como tobera y la abertura de salida como difusor.
En particular puede estar previsto al menos un elemento conductor, que reduce o impide remolinos por un flujo turbulento y estabiliza al mismo tiempo un flujo laminar del agua por el primer canal de refrigeracion correspondiente. El al menos un elemento conductor puede estar realizado por ejemplo de forma plana o en forma de envoltura,
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pudiendo presentarse la forma de envoltura respecto a un cilindro o un cuerpo de rotacion que se estrecha en la direccion axial y que esta orientado por ejemplo en la direccion del flujo.
La abertura de entrada y/o la abertura de salida pueden estar realizadas por ejemplo como una especie de esnorquel, por el que se desvla directamente el agua del mar que fluye.
El aumento de la velocidad de circulacion tambien puede conseguirse mediante el recubrimiento especial anteriormente explicado y/o porque la superficie del canal de refrigeracion correspondiente esta realizada al menos en parte de forma similar a la piel de un tiburon, como es conocido de trajes especiales para la natacion.
En otra configuracion ventajosa de la invencion, el sistema de propulsion electrica montado en gondola presenta un rotor, que esta realizado al menos por tramos en forma de cilindro hueco, estando previstas en un extremo axial del sistema de propulsion montado en gondola una segunda abertura de entrada y en el otro extremo axial del sistema de propulsion montado en gondola una segunda abertura de salida, estando previsto entre la segunda abertura de entrada y la segunda abertura de salida un segundo canal de refrigeracion, que se extiende sustancialmente en la direccion axial y que pasa por el tramo en forma de cilindro hueco del rotor, pudiendo fluir, en caso de un movimiento relativo del sistema de propulsion montado en gondola respecto al agua que rodea al menos en parte el sistema de propulsion montado en gondola, el agua a traves de la segunda abertura de entrada, el segundo canal de refrigeracion y la segunda abertura de salida, estando separada el agua que fluye por el segundo canal de refrigeracion, por al menos un segundo elemento de separation, del primer medio refrigerante.
Gracias al segundo canal de refrigeracion es posible una refrigeracion especialmente potente del sistema de propulsion electrica montado en gondola, puesto que el agua que rodea el sistema de propulsion montado en gondola puede conducirse con perdidas especialmente reducidas por el sistema de propulsion montado en gondola. La mayor potencia de refrigeracion se consigue cuando el movimiento relativo del sistema de propulsion montado en gondola es mas grande respecto al agua, lo que es habitualmente tambien el modo de funcionamiento del sistema de propulsion montado en gondola en el que se genera la mayor cantidad de calor residual.
El al menos un segundo elemento de separacion esta dispuesto de forma ventajosa de tal modo que delimita la zona correspondiente de la cabeza de bobina radialmente hacia el interior y que esta, por lo tanto, en contacto termico directo con el primer medio refrigerante. De este modo se consigue una mejor refrigeracion de la cabeza de bobina correspondiente. Es especialmente ventajoso en el segundo canal de refrigeracion que, ademas de una refrigeracion efectiva de la cabeza de bobina, tambien pueda conseguirse una refrigeracion mejorada del centro axial del motor electrico, porque el segundo canal de refrigeracion conduce el agua mas fresca tambien a este lugar del motor electrico que es conocido como “hot spot”.
En particular, el segundo canal de refrigeracion puede estar dispuesto a lo largo del eje del sistema de propulsion electrica montado en gondola y puede atravesar en la direccion axial completamente el sistema de propulsion electrica montado en gondola. Para ello, tambien el arbol esta realizado en forma de cilindro hueco, estado dispuesto el segundo canal de refrigeracion en el interior del arbol.
La velocidad de circulacion del agua que fluye por el segundo canal de refrigeracion puede conseguirse porque la superficie de envoltura interior del segundo canal de refrigeracion presenta elementos conductores realizados de tal modo que al girar el arbol o el rotor el agua que se encuentra en el segundo canal de refrigeracion se mueve de la segunda abertura de entrada a la segunda abertura de salida. Esto puede conseguirse, por ejemplo, mediante una disposition de palas de helice o una turbomaquina adicional y/o la realization de un tornillo sin fin de transporte en el segundo canal de refrigeracion.
Ademas, es concebible que el al menos un primer canal de refrigeracion este conectado con el segundo canal de refrigeracion. Por lo tanto, el agua fluye en primer lugar en la direccion radial desde el exterior hacia el interior por el al menos un primer canal de refrigeracion, a continuation en la direccion axial por el segundo canal de refrigeracion y finalmente en la direccion radial desde el interior hacia el exterior por otro primer canal de refrigeracion. Para ello, el segundo canal de refrigeracion se extiende en la direccion axial por ejemplo a lo largo del estator, estando dispuesto el primer canal de refrigeracion correspondiente en el extremo axial correspondiente del segundo canal de refrigeracion.
En otra configuracion ventajosa de la invencion, esta previsto al menos un tercer elemento refrigerador, que tiene contacto termico con el al menos un segundo elemento de separacion y mediante el cual puede refrigerarse el primer medio refrigerante.
El al menos un tercer elemento refrigerador puede estar realizado de forma similar al por lo menos un primer o segundo elemento refrigerador, por ejemplo como aleta refrigeradora o una pluralidad de aletas refrigeradoras. Ademas, el al menos un primer elemento refrigerador puede estar realizado para una conduction del primer medio refrigerante, como ya se ha explicado anteriormente para el al menos un primer o segundo elemento refrigerador.
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El tercer elemento refrigerador correspondiente puede estar aplicado por ejemplo en forma de aletas refrigeradoras en el arbol o al menos uno de los munones del arbol, que tambien son refrigerados mediante el agua del mar. Si el primer medio refrigerante es aire, el ventilador de arbol aspira el aire refrigerado en el retorno por las aletas refrigeradoras y conduce el aire refrigerante hacia las cabezas de bobina.
El tercer elemento refrigerador mejora la refrigeracion de la cabeza de bobina correspondiente, puesto que el calor residual puede cederse adicionalmente al agua que fluye en el segundo canal de refrigeracion.
En otra configuracion ventajosa de la invencion, el rotor presenta un espacio intermedio entre un cilindro hueco interior, que delimita radialmente hacia el exterior el segundo canal de refrigeracion en la zona axial del cilindro hueco interior, y un cilindro hueco exterior, que esta dispuesto de forma coaxial respecto al cilindro hueco interior y que presenta un diametro mas grande que el cilindro hueco interior, pudiendo hacerse circular el primer medio refrigerante por el espacio intermedio.
La refrigeracion del sistema de propulsion electrica montado en gondola puede mejorarse aun mas mediante el espacio intermedio entre el cilindro hueco interior y el cilindro hueco exterior, haciendose circular el primer medio refrigerante por el espacio intermedio. Esto se consigue porque el cilindro hueco interior esta en contacto directo con el agua que fluye en el segundo canal de refrigeracion y es, por lo tanto, comparativamente fresco. Cuando el primer medio refrigerante entra durante la circulacion en el espacio intermedio y entra en contacto con el cilindro hueco interior, el primer medio refrigerante puede ceder una cantidad considerable de calor residual al cilindro hueco interior y, por lo tanto, al agua que fluye en el segundo canal de refrigeracion. Ademas de una refrigeracion mejorada de la cabeza de bobina correspondiente, puede cederse adicionalmente mas calor residual del rotor, en particular del centro axial del rotor, al primer medio refrigerante que se encuentra en el espacio intermedio y, por lo tanto, al agua que fluye en el segundo canal de refrigeracion.
Para facilitar la circulacion del primer medio refrigerante por el espacio intermedio pueden estar previstos otros elementos conductores, que hacen entrar el flujo del primer medio refrigerante con pocas perdidas en el espacio intermedio y lo hacen volver a salir a continuacion. Ademas es concebible que el primer medio refrigerante se conduzca en el interior del espacio intermedio en un extremo axial del rotor y se haga salir en el otro extremo axial del rotor nuevamente del espacio intermedio.
En particular, el cilindro hueco interior puede estar realizado como parte del arbol y el cilindro hueco exterior como estructura portante de partes activas del rotor, como por ejemplo el paquete de chapas del rotor o imanes permanentes.
El cilindro hueco interior esta hecho preferentemente al menos en parte de un material especialmente resistente a la corrosion y al mismo tiempo de una buena conductividad termica, por ejemplo una aleacion de cobre y aluminio o de bronce.
En otra configuracion ventajosa de la invencion esta prevista al menos una tercera abertura de entrada, a traves de la cual puede conducirse respectivamente el primer medio refrigerante al interior del espacio intermedio, estando prevista al menos una tercera abertura de salida, a traves de la cual puede hacerse salir el primer medio refrigerante respectivamente del espacio intermedio, estando previsto entre el cilindro hueco interior y el cilindro hueco exterior al menos un tercer elemento de separacion, mediante el cual el primer medio refrigerante puede conducirse a traves de la al menos una tercera abertura de entrada al interior del espacio intermedio a lo largo de la superficie exterior radial del cilindro hueco interior hasta el centro axial y mediante el que el primer medio refrigerante puede conducirse desde el centro axial al o largo de la superficie interior radial del cilindro hueco exterior a la al menos una tercera abertura de salida.
Gracias a un guiado de este tipo del primer medio refrigerante, la al menos una turbomaquina puede estar realizada por ejemplo como ventilador radial, de modo que el primer medio refrigerante se mete en primer lugar a presion contra la cabeza de bobina correspondiente y se calienta fuertemente y se conduce a continuacion en la zona correspondiente de la cabeza de bobina a la tercera abertura de entrada correspondiente.
En particular, en la zona correspondiente de la cabeza de bobina es posible la refrigeracion del primer medio refrigerante mediante un primer, segundo y/o tercer elemento refrigerador correspondiente, como se ha explicado anteriormente. Despues de haber pasado el primer medio refrigerante por la tercera abertura de entrada correspondiente, se conduce a lo largo de la superficie exterior radial del cilindro hueco interior en el espacio intermedio, por lo que puede ceder una cantidad considerable de calor residual al cilindro hueco interior y, por lo tanto, al agua que fluye en el segundo canal de refrigeracion. El primer medio refrigerante fluye aqul aproximadamente hasta el centro axial del espacio intermedio, puesto que por el tercer elemento de separacion se impide que fluya anteriormente radialmente hacia el exterior. El tercer elemento de separacion presenta preferentemente en la zona del centro axial del rotor una o varias aberturas, por lo que el primer medio refrigerante puede fluir radialmente hacia el exterior a la superficie interior radial del cilindro hueco exterior y fluye finalmente al
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extremo axial correspondiente del espacio intermedio. El primer medio refrigerante puede salir finalmente del espacio intermedio a traves de la tercera abertura de salida correspondiente, para ser arrastrado y acelerado directamente despues por la al menos una turbomaquina.
En particular, la chapa de separacion que se encuentra en el espacio hueco y que esta realizada como tubo dispone en su centro de aberturas para la conexion de la zona radialmente interior del espacio hueco con la zona radialmente exterior del espacio hueco. Un ventilador de arbol aspira aire refrigerado del espacio hueco, en caso de que el primer medio refrigerante este realizado como aire. Despues de pasar por las cabezas de bobina, el aire calentado vuelve a ser aspirado en el tubo hueco y se refrigera en la pared del tubo hueco interior, en particular mediante conveccion y el intercambio de calor con el agua del mar. Gracias a las aberturas de conexion en el centro del tubo, el aire refrigerado en el retorno puede volver a ser aspirado a continuacion por el ventilador de arbol, por lo que queda cerrado el circuito.
En principio, aqul tambien puede realizarse un flujo inverso del primer medio refrigerante en el espacio intermedio, en particular si el primer medio refrigerante ya se ha refrigerado en la zona correspondiente de la cabeza de bobina mediante un primer, segundo y/o tercer elemento refrigerador y el primer medio refrigerante debe refrigerar en primer lugar el lado interior radial del cilindro hueco exterior, antes de volver a ser refrigerado de nuevo en el lado exterior radial del cilindro hueco interior. Para un escenario de este tipo se ha intercambiado la funcion de la tercera abertura de entrada correspondiente y de la tercera abertura de salida correspondiente, estando previstos dado el caso elementos conductores, para poder alimentar de forma efectiva el primer medio refrigerante que sale del espacio intermedio a la turbomaquina correspondiente.
En otra configuracion ventajosa de la invencion, el rotor presenta aqul un espacio intermedio entre un cilindro hueco interior, que delimita radialmente hacia el exterior el segundo canal de refrigeracion en la zona axial del cilindro hueco interior, y un cilindro hueco exterior, que esta dispuesto de forma coaxial respecto al cilindro hueco interior y que presenta un diametro mas grande que el cilindro hueco interior, estando conectado al menos un intercambiador de calor de forma estanca a fluido con el espacio intermedio, pudiendo hacerse circular un segundo medio refrigerante por el espacio intermedio y el al menos un intercambiador de calor, pudiendo refrigerarse el primer medio refrigerante mediante el al menos un intercambiador de calor.
El espacio intermedio ya anteriormente explicado esta llenado segun esta configuracion de la invencion con un segundo medio refrigerante, que puede ceder su calor residual al cilindro hueco interior y, por lo tanto, al agua que se encuentra en el segundo canal de refrigeracion. El segundo medio refrigerante es conducido del espacio intermedio al interior del al menos un intercambiador de calor, que esta conectado de forma estanca a fluido con el espacio intermedio. El intercambiador de calor correspondiente esta dispuesto preferentemente en la zona correspondiente de la cabeza de bobina, en la que se hace circular el primer medio refrigerante.
En general, el segundo medio refrigerante sirve para la refrigeracion de retorno del primer medio refrigerante, cediendose mediante el intercambiador de calor correspondiente calor residual del primer medio refrigerante al segundo medio refrigerante. El segundo medio refrigerante puede transportar este calor residual al espacio intermedio y puede cederlo finalmente al cilindro hueco interior y al agua que se encuentra en el segundo canal de refrigeracion. De este modo se consigue una refrigeracion muy potente del sistema de propulsion electrica montado en gondola.
El segundo medio refrigerante puede hacerse circular por ejemplo mediante otra turbomaquina, que esta dispuesta en el interior del circuito de refrigeracion del segundo medio refrigerante. Tambien es concebible que el segundo medio refrigerante se haga circular mediante conveccion.
El segundo medio refrigerante se conduce, por lo tanto, al intercambiador de calor en el interior de la maquina, alrededor del cual fluye a su vez el primer medio refrigerante, p.ej. aire refrigerante, en el entorno de las cabezas de bobina. El aire refrigerante se aspira mediante una turbomaquina realizada como ventilador de arbol y se transporta directamente a las cabezas de bobina y se conduce a continuacion alrededor del intercambiador de calor. El intercambiador de calor puede estar concebido aqul de tal modo que transporta automaticamente el segundo medio refrigerante, en particular aceite, al igual que una bomba radial. El aceite calentado vuelve a fluir al espacio intermedio entre el cilindro hueco interior y el cilindro hueco exterior, donde es refrigerado en el retorno a traves de la pared del cilindro hueco interior, por ejemplo mediante conveccion y contacto termico con el agua del mar.
En otra configuracion ventajosa de la invencion esta prevista al menos una tercera abertura de entrada, a traves de la cual el segundo medio refrigerante puede conducirse desde el intercambiador de calor al espacio intermedio, estando prevista al menos una tercera abertura de salida, a traves de la cual el segundo medio refrigerante puede conducirse saliendo del espacio intermedio al intercambiador de calor, estando previsto un tercer elemento de separacion entre el cilindro hueco interior y el cilindro hueco exterior, mediante el cual el segundo medio refrigerante que puede conducirse a traves de la al menos una tercera abertura de entrada al interior del espacio intermedio a lo largo de la superficie exterior radial del cilindro hueco interior hasta el centro axial y mediante el cual puede conducirse el segundo medio refrigerante desde el centro axial a lo largo de la superficie radial del cilindro hueco
exterior a la al menos una tercera abertura de salida.
Gracias a una conduccion de este tipo del segundo medio refrigerante y la disposition del tercer elemento de separation entre el cilindro hueco interior y el cilindro hueco exterior, la refrigeration puede optimizarse aun mas, como se ha explicado anteriormente respecto a la configuration correspondiente de la invention, en la que tambien 5 esta previsto un tercer elemento de separacion, pudiendo hacerse circular, no obstante, el primer medio refrigerante por el espacio intermedio.
El segundo medio refrigerante es preferentemente aceite, aunque tambien son concebibles medios refrigerantes alternativos conocidos.
En otra configuracion ventajosa de la invencion, en la zona axial del rotor esta previsto un elemento desviador 10 dispuesto de forma coaxial respecto al tramo en forma de cilindro hueco del rotor, siendo el diametro exterior del elemento desviador menor que el diametro interior del tramo en forma de cilindro hueco del rotor.
El elemento desviador se encuentra, por lo tanto, en el segundo canal de refrigeracion y alrededor del mismo fluye el agua que fluye en el segundo canal de refrigeracion. En particular, el elemento desviador puede presentar elementos de transporte, que mueven el agua que se encuentra en el segundo canal de refrigeracion de la segunda 15 abertura de entrada a la segunda abertura de salida. El elemento desviador presenta por ejemplo para ello elementos de transporte en su extremo axial orientado hacia la segunda abertura de entrada, que asumen una funcion de bomba radial y/o una funcion de bomba axial y que ejercen por lo tanto presion en direction a la segunda abertura de salida. El elemento desviador puede usarse para aumentar la velocidad de circulation del agua que fluye en el segundo canal de refrigeracion y puede aumentar al mismo tiempo la superficie disponible para el 20 transporte de calor del rotor al agua, ensanchandose el diametro del cilindro hueco interior respecto al diametro del taladro del arbol.
En general, el sistema de propulsion electrica montado en gondola puede presentar varios de los conceptos de refrigeracion explicados en combination, para conseguir una refrigeracion especialmente efectiva del sistema de propulsion electrica montado en gondola.
25 En conjunto, se pone por lo tanto a disposicion un sistema de propulsion electrica montado en gondola, que para su funcion requiere exclusivamente una alimentation de energla desde el casco del buque. Puede renunciarse completamente a una ventilation independiente, por lo que se suprimen costes considerables y tiempos de montaje. Ademas, se suprime la superestructura en el interior del casco del buque para elementos de refrigeracion de retorno y de ventilacion, por lo que se ocupa en general menos espacio. Ademas, aumenta el rendimiento total de la 30 maquina, puesto que no se necesita energla para ventiladores independientes y bombas de refrigeracion.
El sistema de propulsion electrica montado en gondola tiene preferentemente una potencia electrica de al menos 1 MW, preferentemente de mas de 10 MW.
A continuation, la invencion se describira y explicara mas detalladamente con ayuda de los ejemplos de realization representados en las Figuras. Muestran:
35 las Figuras 1 y 2 un primer y un segundo ejemplo de un sistema de propulsion electrica montado en gondola y
las Figuras 3 a 8 un primer hasta un sexto ejemplo de realizacion del sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la invencion.
La Figura 1 muestra un primer ejemplo de un sistema de propulsion electrica montado en gondola. El sistema de propulsion montado en gondola puede conectarse mediante un vastago 18 de forma giratoria con un casco del 40 buque y presenta helices 17, que estan conectadas mediante un arbol 6 alojado de forma giratoria con un rotor 3 de un motor electrico del sistema de propulsion montado en gondola. En el marco del ejemplo, el arbol 6 esta formado por dos munones de arbol, entre los que esta dispuesto el rotor 3. El rotor 3 es envuelto en la direccion radial por un estator 1 del motor electrico, quedando un espacio de aire entre el rotor 3 y el estator 1. El estator 1 es envuelto en la direccion radial por la parte de carcasa 2, que se extiende en el marco del ejemplo de realizacion a lo largo de la 45 longitud axial completa del estator 1 y mas alla de la misma.
En el lado frontal axial correspondiente del estator 1 sobresalen cabezas de bobina 7 del estator 1, que generan una cantidad considerable de calor residual en el funcionamiento del motor electrico. Para la refrigeracion de las cabezas de bobina 7 esta prevista respectivamente una turbomaquina 5, que esta unida de manera solidaria en rotation con el arbol 6 o el rotor 3. Mediante la turbomaquina 5 correspondiente se hace circular un primer medio refrigerante en 50 la zona correspondiente de la cabeza de bobina. Como se indica con la flecha designada con el signo de referencia 10, el primer medio refrigerante es transportado por la turbomaquina 5 correspondiente radialmente hacia el exterior a la cabeza de bobina 7 correspondiente, pudiendo refrigerarse de este modo la cabeza de bobina 7
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correspondiente. El primer medio refrigerante se desvla a continuacion y es aspirado finalmente de nuevo por la turbomaquina 5 correspondiente, por lo que se cierra este circuito de refrigeracion.
La Figura 2 muestra un segundo ejemplo de un sistema de propulsion electrica montado en gondola. Puesto que el segundo ejemplo es bastante similar al primer ejemplo, a continuacion se explicaran solo las diferencias. El sistema de propulsion electrica montado en gondola presenta adicionalmente primeros elementos refrigeradores 4, que tienen contacto termico con la parte de carcasa 2, estando dispuestos directamente en la parte de carcasa 2. Los primeros elementos refrigeradores 4 pueden estar realizados por ejemplo como aletas refrigeradoras, que cubren una zona determinada de la parte de carcasa 2 en la direction axial y que se asoman radialmente hacia el interior. Los primeros elementos refrigeradores 4 pueden estar realizados por lo tanto por ejemplo como un anillo refrigerador provisto de aletas refrigeradoras. Al igual que los dos primeros elementos refrigeradores 4, que en la Figura 2 estan representados a la derecha del estator 1, los primeros elementos refrigeradores 4 pueden presentar tramos que sobresalen radialmente mas al interior. Estos tramos estan dispuestos preferentemente en el extremo axial exterior de la zona correspondiente de cabeza de bobina en la que puede circular el primer medio refrigerante, de modo que los primeros elementos refrigeradores 4 pueden provocar adicionalmente una desviacion del flujo del primer medio refrigerante.
La Figura 3 muestra un primer ejemplo de realization del sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la invention, explicandose solo las diferencias del segundo ejemplo. El sistema de propulsion electrica montado en gondola presenta dos primeros canales de refrigeracion 11, que se extienden respectivamente sustancialmente en perpendicular al eje del sistema de propulsion montado en gondola. En el marco del primer ejemplo de realizacion, los dos primeros canales de refrigeracion 11 se extienden en el entorno de la placa de cojinete correspondiente o en el interior de la placa de cojinete correspondiente. Los primeros canales de refrigeracion 11 presentan respectivamente una primera abertura de entrada 13 y una primera abertura de salida 14, a traves de las cuales puede fluir el agua que rodea el sistema de propulsion montado en gondola.
El primer canal de refrigeracion 11 correspondiente esta separado aqul por un primer elemento de separation 12 de la zona correspondiente de la cabeza de bobina, en la que circula el primer medio refrigerante. Mediante el primer elemento de separacion 12 correspondiente puede cederse, por lo tanto, una cantidad considerable de calor residual al agua que fluye por el primer canal de refrigeracion 11 correspondiente. El transporte de calor se mejora adicionalmente mediante dos elementos refrigeradores 19, que estan fijados en la zona correspondiente de la cabeza de bobina en el primer elemento de separacion 12 correspondiente y que presentan por ejemplo aletas refrigeradoras, que absorben el calor residual del primer medio refrigerante y pueden cederlo a traves del primer elemento de separacion 12 correspondiente al agua que se encuentra en el primer canal de refrigeracion 11 correspondiente.
La Figura 4 muestra un segundo ejemplo de realizacion del sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la invencion, explicandose solo las diferencias del primer ejemplo de realizacion. El sistema de propulsion montado en gondola presenta un segundo canal de refrigeracion 21, que conduce a lo largo del eje del sistema de propulsion montado en gondola por el mismo. El agua que rodea el sistema de propulsion montado en gondola puede entrar a traves de una segunda abertura de entrada 23 en un segundo canal de refrigeracion 21 y puede volver a salir de este a traves de una segunda abertura de salida 24. Para ello, el rotor 3 y el arbol 6 o los dos munones de arbol estan realizados respectivamente en forma de cilindro hueco. La zona correspondiente de la cabeza de bobina en la que puede circular respectivamente el primer medio refrigerante esta separada aqul por un segundo elemento de separacion 22 del segundo canal de refrigeracion 21, asumiendo en el marco del ejemplo de realizacion el arbol 6 o el munon de arbol correspondiente al mismo tiempo la funcion del segundo elemento de separacion 22. Para mejorar la refrigeracion, en el extremo radialmente interior de la zona correspondiente de la cabeza de bobina esta dispuesto un tercer elemento refrigerador 20, que esta en contacto termico con el segundo elemento de separacion 22. El tercer elemento refrigerador 20 correspondiente presenta por ejemplo aletas refrigeradoras, mediante las cuales puede absorberse calor residual del primer medio refrigerante y puede cederse a traves del segundo elemento de separacion 22 al agua que se encuentra en el segundo canal de refrigeracion 21. Ademas, el tercer elemento refrigerador 20 correspondiente puede estar configurado de tal modo que el flujo del primer medio refrigerante se desvla con pocas perdidas a la turbomaquina 5 correspondiente.
En principio aqul es concebible que el segundo ejemplo de realizacion este realizado tambien sin los primeros canales de refrigeracion 11, los primeros elementos refrigeradores 4 y/o los segundos elementos refrigeradores 19 explicados en relation con el segundo ejemplo de realizacion.
La Figura 5 muestra un tercer ejemplo de realizacion del sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la invencion, mostrandose solo un detalle de un corte longitudinal. El detalle mostrado representa solo las dos zonas de las cabezas de bobina a los dos lados del rotor 3, as! como la zona entre las dos zonas de cabezas de bobina, pudiendo estar realizado el sistema de propulsion montado en gondola restante en particular de la forma representada en las Figuras 1 a 4, as! como 7 y 8.
El rotor 3 presenta un espacio intermedio 25 entre un cilindro hueco interior 26 y un cilindro hueco exterior 27,
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pudiendo entrar el primer medio refrigerante de la zona correspondiente de la cabeza de bobina a traves de una tercera abertura de entrada 33 correspondiente en el espacio intermedio 25 y pudiendo salir del espacio intermedio 25 a traves de una tercera abertura de salida 34 correspondiente. La tercera abertura de entrada 33 correspondiente esta dispuesta radialmente mas al interior que la tercera abertura de salida 34 correspondiente, estando previsto un tercer elemento de separacion 32 en la direccion radial entre la tercera abertura de entrada 33 correspondiente y la tercera abertura de salida 34 correspondiente. El tercer elemento de separacion 32 presenta en su centro axial una abertura o una pluralidad de aberturas, a traves de las cuales el primer medio refrigerante puede fluir en la direccion radial. Por lo tanto, el tercer elemento de separacion 32 hace que el primer medio refrigerante que fluye a traves de la tercera abertura de salida 33 correspondiente fluya en primer lugar en la direccion axial a lo largo de la superficie exterior del cilindro hueco interior 26 al centro axial del rotor 3 y no fluya radialmente hacia el exterior hasta llegar a la zona del centro axial, para fluir a continuacion al extremo axial correspondiente del espacio intermedio a lo largo de la superficie interior del cilindro hueco exterior 27 y salir del espacio intermedio 25 a traves de la tercera abertura de salida 34 correspondiente. El primer medio refrigerante que sale de la tercera abertura de salida 34 correspondiente es arrastrado a continuacion por la turbomaquina 5 correspondiente y es acelerado radialmente hacia el exterior hacia la cabeza de bobina 7 correspondiente, para meterse finalmente a presion en la tercera abertura de entrada 33 correspondiente y cerrar por lo tanto el circuito de refrigeracion del primer medio refrigerante designado con el signo de referencia 10.
Como alternativa es concebible realizar el circuito de refrigeracion explicado sin el tercer elemento de separacion 32.
Ademas, en el primer canal de refrigeracion 11 arriba explicado as! como en la zona correspondiente de la cabeza de bobina pueden estar previstos los primeros elementos refrigeradores 4, los segundos elemento refrigerador 19 y/o los terceros elementos refrigeradores 20 arriba explicados.
La Figura 6 muestra un cuarto ejemplo de realizacion del sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la invencion, estando representado solo un detalle de un corte longitudinal similar al de la Figura 5 y explicandose solo las diferencias del tercer ejemplo de realizacion. Nuevamente el sistema de propulsion montado en gondola restante puede estar realizado en particular de la forma representada en las Figuras 1 a 4 as! como 7 y 8.
En la zona correspondiente de la cabeza de bobina, el sistema de propulsion montado en gondola presenta un circuito de refrigeracion designado con el signo de referencia 10 para el primer medio refrigerante, que conduce de la turbomaquina 5 correspondiente a traves de la cabeza de bobina 7 correspondiente, el primer elemento refrigerador 4 correspondiente y el tercer elemento refrigerador 20 correspondiente, antes de volver a ser arrastrado el primer medio refrigerante por la turbomaquina 5 correspondiente. Adicionalmente, esta dispuesto un intercambiador de calor 28 en este circuito de refrigeracion; que ademas del primer elemento refrigerador 4 correspondiente y el tercer elemento refrigerador 20 correspondiente puede absorber calor residual adicional del primer medio refrigerante. El intercambiador de calor 28 correspondiente forma parte de un segundo circuito de refrigeracion, que esta designado con el signo de referencia 30 y en el que puede circular un segundo medio refrigerante, por ejemplo aceite.
El segundo medio refrigerante, que puede absorber en el intercambiador de calor 28 calor residual del primer medio refrigerante, es conducido por el intercambiador de calor 28 a la tercera abertura de entrada 33 correspondiente, a traves de la cual el segundo medio refrigerante llega al espacio intermedio 25. A diferencia del quinto ejemplo de realizacion, el espacio intermedio 25 no presenta un tercer elemento de separacion 32. El segundo medio refrigerante llega por ejemplo mediante conveccion a la superficie exterior del cilindro hueco interior 26, donde el segundo medio refrigerante puede ceder el calor residual absorbido a traves del cilindro hueco interior 26 al agua que se encuentra en el segundo canal de refrigeracion 21 refrigerandose de este modo. A continuacion, el segundo medio refrigerante se hace salir a traves de la tercera abertura de salida 34 correspondiente del espacio intermedio 25 y se alimenta al intercambiador de calor 28 correspondiente, lo que cierra el circuito de refrigeracion del segundo medio refrigerante.
En particular, la tercera abertura de entrada 33 correspondiente y la tercera abertura de salida 34 correspondiente pueden estar dispuestas de forma desplazada una respecto a la otra en la direccion radial, para favorecer un flujo por conveccion del segundo medio refrigerante. Dado el caso, para ello tambien puede montarse el tercer elemento de separacion 32. Ademas, es concebible que el segundo medio refrigerante se haga circular mediante otra turbomaquina.
La Figura 7 muestra un quinto ejemplo de realizacion del sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la invencion, explicandose solo las diferencias del cuarto ejemplo de realizacion. El sistema de propulsion montado en gondola presenta un elemento desviador 29, que esta dispuesto en el interior del rotor 3 en forma de cilindro hueco en el segundo canal de refrigeracion 21. El agua que se encuentra en el segundo canal de refrigeracion 21 fluye alrededor del elemento desviador 29 en la direccion axial, lo que esta representado mediante las flechas designadas con el signo de referencia 31, y rodea el elemento desviador 29 al menos en parte en la direccion periferica. Preferentemente, el elemento desviador 29 esta unido de manera solidaria en rotacion con el
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rotor 3 y/o el arbol 6 o los munones de arbol. En particular, el elemento desviador 29 puede presentar elementos de transporte, por ejemplo en su extremo axial, orientado hacia la segunda abertura de entrada 23, cumpliendo los elementos de transporte una funcion de bomba radial y/o una funcion de bomba axial y metiendo el agua por lo tanto a presion en direction a la segunda abertura de salida 24.
La Figura 8 muestra un sexto ejemplo de realization del sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la invention. El octavo ejemplo de realizacion es una combination de los dos conceptos de refrigeration del septimo ejemplo de realizacion, del que presenta el cuerpo desviador 29, y del quinto ejemplo de realizacion, del que presenta el espacio hueco 25 y el tercer elemento de separation 32.
En general, el sistema de propulsion electrica montado en gondola puede presentar varios de los conceptos de refrigeracion representados y explicados en combinacion para conseguir una refrigeracion especialmente eficaz del sistema de propulsion electrica montado en gondola.
En resumen, la invencion se refiere a un sistema de propulsion electrica montado en gondola para un buque, que presenta un motor electrico con un estator y un arbol dispuesto de forma coaxial respecto al estator, una carcasa con al menos una parte de carcasa, que se extiende en la direccion axial por lo menos en parte a lo largo del estator y que envuelve el estator al menos en parte en la direccion periferica, al menos una cabeza de bobina, que sobresale respectivamente en un lado frontal axial del estator y al menos una turbomaquina, que esta dispuesta entre el arbol y la carcasa y que esta unida de manera solidaria en rotation con el arbol, pudiendo refrigerarse la al menos una cabeza de bobina mediante un primer medio refrigerante que puede hacerse circular mediante la al menos una turbomaquina. Para poner a disposition un sistema de propulsion electrica montado en gondola con una refrigeracion mejorada, se propone que el sistema de propulsion electrica montado en gondola presente al menos una primera abertura de entrada y al menos una primera abertura de salida, estando previsto entre la primera abertura de entrada correspondiente y la primera abertura de salida correspondiente al menos un primer canal de refrigeracion que se extiende sustancialmente en perpendicular a la direccion axial, pudiendo fluir, en caso de un movimiento relativo del sistema de propulsion montado en gondola respecto al agua que rodea al menos en parte el sistema de propulsion montado en gondola, el agua a traves de la primera abertura de entrada correspondiente, el al menos un primer canal de refrigeracion y la primera abertura de salida correspondiente, estando separada el agua que fluye por el al menos un primer canal de refrigeracion, por al menos un primer elemento de separacion, del primer medio refrigerante.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de propulsion electrica montado en gondola para un buque, que presenta
    - un motor electrico con un estator (1) y un arbol (6) dispuesto de forma coaxial respecto al estator (6),
    - una carcasa con al menos una parte de carcasa (2) que se extiende en la direccion axial al menos en parte a lo largo del estator (1) y que envuelve el estator (1) al menos en parte en la direccion periferica y,
    - al menos una cabeza de bobina (7), que sobresale respectivamente en un lado frontal axial del estator (1)
    - al menos una turbomaquina (5), que esta dispuesta entre el arbol (6) y la carcasa y que esta unida de manera solidaria en rotacion con el arbol (6),
    pudiendo refrigerarse la al menos una cabeza de bobina (7) mediante un primer medio refrigerante que puede hacerse circular por medio de la al menos una turbomaquina (5),
    caracterizado por
    al menos una primera abertura de entrada (13) y al menos una primera abertura de salida (14),
    estando previsto entre la primera abertura de entrada (13) correspondiente y la primera abertura de salida (14) correspondiente al menos un primer canal de refrigeracion (11) que se extiende sustancialmente en perpendicular a la direccion axial,
    pudiendo fluir, en caso de un movimiento relativo del sistema de propulsion montado en gondola respecto al agua que envuelve al menos en parte el sistema de propulsion montado en gondola, el agua a traves de la primera abertura de entrada (13) correspondiente, el al menos un primer canal de refrigeracion (11) y la primera abertura de salida (14) correspondiente,
    estando separada el agua que fluye por el al menos un primer canal de refrigeracion (11), por al menos un primer elemento de separacion (12), del primer medio refrigerante.
  2. 2. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la reivindicacion 1, siendo el primer medio refrigerante aire.
  3. 3. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, estando previsto al menos un primer elemento refrigerador (4), que esta en contacto termico con la al menos una parte de carcasa (2) y mediante el cual puede refrigerarse el primer medio refrigerante:
  4. 4. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, estando previsto al menos un segundo elemento refrigerador (19), que esta en contacto termico con el al menos un primer elemento de separacion (12) y mediante el cual puede refrigerarse el primer medio refrigerante.
  5. 5. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, estando conformadas la al menos una primera abertura de entrada (13) y/o la al menos una primera abertura de salida (14) de tal modo que, en caso de un movimiento relativo del sistema de propulsion montado en gondola respecto al agua que rodea el sistema de propulsion montado en gondola, puede aumentarse una velocidad de circulacion del agua que fluye por el al menos un primer canal de refrigeracion (11).
  6. 6. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
    presentando el sistema de propulsion electrica montado en gondola un rotor (3), que esta conformado al menos por tramos en forma de un cilindro hueco,
    estando prevista en un extremo axial del sistema de propulsion montado en gondola una segunda abertura de entrada (23) y en otro extremo axial del sistema de propulsion montado en gondola una segunda abertura de salida (24),
    estando previsto entre la segunda abertura de entrada (23) y la segunda abertura de salida (24) un segundo canal de refrigeracion (21) que se extiende sustancialmente en la direccion axial y que pasa por el tramo del rotor (3) realizado en forma de cilindro hueco,
    pudiendo fluir, en caso de un movimiento relativo del sistema de propulsion montado en gondola respecto al agua que rodea al menos en parte el sistema de propulsion montado en gondola, el agua a traves de la segunda abertura de entrada (23), el segundo canal de refrigeracion (21) y la segunda abertura de salida (24),
    estando separada el agua que fluye por el segundo canal de refrigeracion (21), por al menos un segundo elemento 5 de separacion (22), del primer medio refrigerante.
  7. 7. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la reivindicacion 6,
    estando previsto al menos un tercer elemento refrigerador (20), que esta en contacto termico con el al menos un segundo elemento de separacion (22) y mediante el cual puede refrigerarse el primer medio refrigerante.
  8. 8. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7,
    10 presentando el rotor (3) un espacio intermedio (25) entre un cilindro hueco interior (26), que delimita radialmente hacia el exterior el segundo canal de refrigeracion (21) en la zona axial del cilindro hueco interior (26), y un cilindro hueco exterior (27), que esta dispuesto de forma coaxial respecto al cilindro hueco interior (26) y que presenta un diametro mas grande que el cilindro hueco interior (26),
    pudiendo hacerse circular el primer medio refrigerante por el espacio intermedio (25).
    15 9. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la reivindicacion 8,
    estando prevista al menos una tercera abertura de entrada (33), a traves de la cual puede conducirse respectivamente el primer medio refrigerante al interior del espacio intermedio (25),
    estando previsto al menos una tercera abertura de salida (34), a traves de la cual puede conducirse respectivamente el primer medio refrigerante al exterior del espacio intermedio (25),
    20 estando previsto entre el cilindro hueco interior (26) y el cilindro hueco exterior (27) al menos un tercer elemento de separacion (32), mediante el cual el primer medio refrigerante, que puede conducirse a traves de la al menos una tercera abertura de entrada (33) al interior del espacio intermedio (25), puede conducirse a lo largo de la superficie exterior radial del cilindro hueco interior (26) hasta el centro axial y mediante el cual el primer medio refrigerante puede conducirse desde el centro axial a lo largo de la superficie interior radial del cilindro hueco exterior (27) hasta 25 la al menos una tercera abertura de salida (34).
  9. 10. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7,
    presentando el rotor (3) un espacio intermedio (25) entre un cilindro hueco interior (26), que delimita radialmente hacia el exterior el segundo canal de refrigeracion (21) en la zona axial del cilindro hueco interior (26), y un cilindro hueco exterior (27), que esta dispuesto de forma coaxial respecto al cilindro hueco interior (26) y que presenta un 30 diametro mas grande que el cilindro hueco interior (26),
    estando unido al menos un intercambiador de calor (28) de forma estanca a fluido con el espacio intermedio (25),
    pudiendo hacerse circular un segundo medio refrigerante por el espacio intermedio (25) y el al menos un intercambiador de calor (28),
    pudiendo refrigerarse el primer medio refrigerante mediante el al menos un intercambiador de calor (28).
    35 11. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con la reivindicacion 10,
    estando prevista al menos una tercera abertura de entrada (33), a traves de la cual puede conducirse el segundo medio refrigerante del intercambiador de calor (28) al interior del espacio intermedio (25),
    estando prevista al menos una tercera abertura de salida (34) a traves de la cual puede conducirse el segundo medio refrigerante saliendo del espacio intermedio (25) al intercambiador de calor (28),
    40 estando previsto un tercer elemento de separacion (32) entre el cilindro hueco interior (26) y el cilindro hueco exterior (27), mediante el cual el segundo medio refrigerante, que puede conducirse a traves de la al menos una tercera abertura de entrada (33) al interior del espacio intermedio (25), puede conducirse a lo largo de la superficie exterior radial del cilindro hueco interior (26) hasta el centro axial y mediante el cual puede conducirse el segundo medio refrigerante desde el centro axial a lo largo de la superficie interior radial del cilindro hueco exterior (27) hasta la al
    menos una tercera abertura de salida (34).
  10. 12. Sistema de propulsion electrica montado en gondola de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 11,
    estando previsto en la zona axial del rotor (3) un elemento desviador (29) que esta dispuesto de forma coaxial respecto al tramo en forma de cilindro hueco del rotor (3), siendo el diametro exterior del elemento desviador (29) 5 menor que el diametro interior del tramo en forma de cilindro hueco del rotor (3).
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