用于LNG、轻烃以及其他非导电和非腐蚀性流体的低温浸没式泵

摘要

一种低温浸没式多级泵组件包括竖直定向的泵轴。永磁电动机包括附接到所述泵轴的转子和绕所述转子设置的定子。第一级叶轮组件包括附接到所述泵轴的第一叶轮，所述第一叶轮构造成当所述电动机使所述泵轴旋转时，使低温流体从第一叶轮入口移动到第一叶轮出口。第二级叶轮组件包括附接到所述泵轴的第二叶轮，所述第二叶轮构造成当所述电动机使所述泵轴旋转时，使所述低温流体从第一叶轮壳体移动到第二叶轮入口，并且随后，移动到第二叶轮出口。第一叶轮壳体和第二叶轮壳体绕所述第一叶轮和所述第二叶轮设置，并且构造成引导所述低温流体。

说明书

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2014年11月26日提交的美国专利申请号14/555,470的优先权，该美国专利申请要求2013年11月28日提交的美国临时申请号61/910,070和2014年10月2日提交的美国临时申请号62/058,795的优先权，上述申请的内容全部利用此引用完全地结合于本文中。

技术领域

本发明一般涉及低温浸没式电机泵。更具体而言，本发明涉及一种新的永磁浸没式电机低温单级或多级离心泵，其在比可比较的浸没式感应电机低温离心泵高的旋转速度下操作。

浸没式泵的最常见的应用是在LNG供应行业中，其中，泵被用于在生产设备处将产品从储存罐传输至LNG运输船（特种船舶），从所述运输船到岸上储存罐，并且随后在高压下通过汽化器泵送至管道。此外，存在LNG行业的分配部门，其需要较小的泵，用于例如燃料供应增压器、燃料传输、船舶燃料加油、挂车装载之类的服务。此外，本文的公开能够被应用于其他低温流体，包括但不限于液氮、液氩和液态二氧化碳。

对于高速低温浸没式电机泵，存在多种应用，所述高速低温浸没式电机泵可以被用于轻烃和其他非导电和非腐蚀性的服务中，这包括流体排放速率（流量）的不同条件和不同的压力速率（扬程（head））。对于本领域技术人员而言将是显而易见的是，将需要泵的多种尺寸以在不同的流率下实现高效的操作。还将显而易见的是，通过增加或减少泵级，泵的扬程能够与所采用的级的总数成比例地改变。将显而易见的是，实施本文所述的布置结构和特征的所构建的任何泵无论大小将给用户提供相似的益处。

背景技术

用于LNG和其他非导电流体的低温浸没式电机泵在上世纪60年代初发明。它们的发明被广泛地归功于加州工程师和商人J.C. Carter（1968年2月20日授权的3,369,715，Submerged Pumping）。低温浸没式电机泵被设计成解决金属和其他材料的特殊问题，以及在来自操作泵所需的能量输入的热量进入的情况下流体汽化的倾向。在浸没式电动泵的本发明之前，使用实施机械轴密封和防爆常规感应电机的常规的石油化工流程泵，并且其适于处理LNG和其他低温流体。常规的流程泵遭受密封件和轴承磨损的缺点影响，其结果是当所泵送的流体的性质允许它在环境温度下变为蒸气时，允许产品泄漏到环境，从而产生潜在爆炸性的气体环境。

现今普遍使用的低温浸没式电机泵实施感应电机，其通常以50Hz或60Hz的频率驱动，这取决于当地的电力系统，其将操作速度限于在50Hz下1475rpm或2970rpm，或者在60Hz下1750rpm或3560rpm。在系统需求指示可变速度的情况下，历史实践是将速度限于上面示出的那些速度的最大值。包括直接耦接到泵的叶轮的其电气定子和其转子连同其所需的轴承的电机全部被包含在泵的压力壳内。通过静态密封双密封件，三相电力通过电导体被应用于浸没式感应电机。该密封件作为泵送的过程流体和周围气氛之间的屏障，从而防止来自泵的流体或空气进入到泵中。任何一种情况能够产生潜在爆炸性的气体环境。

低温浸没式电机泵的布置结构消除了对轴封的需要，从而增加了这样的单元的可靠性和潜在安全性。此外，构建所述单元的最常用的材料是公知的，伴随着给予应有的关注，以确保它们的应用考虑到在低温条件下从环境温度状态过渡到极端低温期间发生的尺寸变化和属性改变。

非常期望提高低温浸没式电机泵的耐久性和效率，同时降低成本和整体尺寸，其益处可以是降低的资金和操作费用。因此，总是需要如本文下面所公开的改进的低温泵。

发明内容

低温浸没式多级泵组件的一个实施例包括竖直定向的泵轴。电动机包括附接到所述泵轴的转子和绕所述转子设置的定子。所述电动机为永磁电动机。第一级叶轮组件包括附接到所述泵轴的第一叶轮，所述第一叶轮构造成当所述电动机使所述泵轴旋转时，使低温流体从第一叶轮入口移动到第一叶轮出口。第一叶轮壳体绕第一叶轮设置，并且构造成一旦低温流体离开第一叶轮出口，就引导所述低温流体。第二级叶轮组件包括附接到所述泵轴的第二叶轮，所述第二叶轮构造成当所述电动机使所述泵轴旋转时，使所述低温流体从第一叶轮壳体移动到第二叶轮入口，并且随后，移动到第二叶轮出口。第二叶轮壳体绕第二叶轮设置，并且构造成一旦低温流体离开第二叶轮出口，就引导所述低温流体至排出管或排出口。第一级叶轮组件被设置在第二级叶轮组件之下。第二级叶轮组件被设置在永磁电动机之下。

在其他实施例中，所述转子可以包括四个磁极，其中，所述四个磁极可由钐钴制成。

所述电动机可以通过远程安装的逆变器或远程安装的变频驱动器来供电和控制，所述远程安装的逆变器或所述远程安装的变频驱动器构造成将进入的三相的50Hz或60Hz的功率转换成在240Hz的10-100%的输出频率下的从380伏至690伏的电压电平。

所述电动机可以被构造成在4000rpm之上、在5000rpm之上，在6000rpm之上或在7000rpm之上操作。

所述转子可以具有为所述转子的直径的至少3倍、4倍或5倍的高度。

在另一实施例中，吸入诱导轮可以被附接到所述泵轴，并且设置在第一级叶轮组件之下。如在图1B中最佳地看到的，所述吸入诱导轮包括具有多个螺旋延伸的叶片的诱导轮轮毂，其中，所述诱导轮轮毂包括外表面，所述外表面在诱导轮轮毂的底部部段处具有第一直径63，在诱导轮轮毂的中间部段中具有第二直径64，并且在诱导轮轮毂65的顶部部段处具有第三直径65，其中，第二直径大于第一直径和第三直径。所述多个螺旋延伸的叶片可以延伸至共同的最外部直径66。第一叶轮在第一叶轮入口处的内表面可以具有大约相似于诱导轮轮毂的第三直径65的直径。在一个实施例中，沿低温流体的流动路径在吸入诱导轮之后并且在第一叶轮之前不存在静态扩散器。在另一实施例中，所述多个螺旋延伸的叶片可以被设置在诱导轮轮毂的中间部段处或之下，其中，靠近诱导轮轮毂的顶部部段不存在多个螺旋延伸的叶片。

所述泵轴可以是无键的（keyless）泵轴。现有技术的泵轴具有形成到所述轴的表面中的键槽或插槽，使得键或插入件可以被放置在该键槽或插槽内，随后锁定到外部结构。本申请人的发明是无键的，这意味着没有插槽或开孔被制作到轴的表面中。这允许所述轴在直径上更小，并且仍保持所需的结构属性。较小直径的轴减小了惯性矩，并且允许转动质量更灵敏地响应于平衡推力机构。

第一叶轮和第二叶轮二者可以通过锥形筒夹附接到所述泵轴，所述锥形筒夹通过过盈配合附接到泵轴。所述锥形筒夹可以具有截头圆锥形的外表面，当安装在所述泵轴上，所述截头圆锥形的外表面越接近锥形筒夹的底部在直径上越大。然后，第一叶轮和第二叶轮可具有截头圆锥形的内表面，所述截头圆锥形的内表面构造成匹配所述锥形筒夹的截头圆锥形的外表面。

电机壳可以绕所述定子设置。所述电机壳可以包括处于电机壳的顶部处的上部轴承壳体和处于所述壳体的底部处的下部轴承壳体。每个轴承壳体被构造成保持球轴承组件，并且每个轴承壳体包括内肩部表面，其中，所述内肩部表面和所述转子之间的第一间隙小于所述转子和所述定子之间的第二间隙。

多个拉杆可以被构造成以固定的关系固定第一级叶轮组件和第二级叶轮组件。替代性地，泵壳体可以绕第一级叶轮组件和第二级叶轮组件设置，所述泵壳体构造成以固定的关系固定第一级叶轮组件和第二级叶轮组件。

在另一实施例中，所述电动机靠近电动机的顶部部分或在电动机的顶部部分处可以包括上部球轴承组件设置，并且包括与第一级叶轮组件和所述上部球轴承组件流体连通的冷却剂供应管。

附图说明

附图图示了本发明。在这些附图中：

图1为实施了本发明的一个示例性低温泵的透视图；

图1A为图1中描绘的泵的剖视图；

图1B为从图1a取的放大剖视图，并且描绘了图1中所描绘的泵的第一级的布置结构；

图1C为从图1a取的放大剖视图，并且描绘了推力平衡机构的布置结构；

图2A描绘了图1的示例性浸没式电机组件23的实施例；

图2B为图2a的结构的顶视图；

图2C为图2a的结构的分解透视图；

图2D为从图2b沿线2d-2d所取的剖视图；

图3为实施了本发明的另一示例性低温泵的剖视图；

图4为实施了本发明的罐中样式（in-tank style）的另一示例性低温泵的剖视图；

图4A为从图4取的放大剖视图，其示出了底阀机构；以及

图5为安装在储槽（sump）或抽吸容器（suction vessel）内的低温泵组件的另一实施例的剖视图。

具体实施方式

感应电机在现有技术中已被用于低温泵送系统。然而，感应电机具有转子电阻损耗，所述转子电阻损耗由于它们本身的性质无法避免。AC（交流电）感应电机包括两个组件，即定子和转子。在转子条中流动的电流和定子的旋转磁场的相互作用产生转矩。在实际操作中，转子速度总是滞后磁场的速度，从而允许转子条切割力的磁力线并且产生有用的转矩。在磁场的同步速度和轴旋转速度之间的差异是转差（slip），并且将是某一数量的RPM或频率。转差随着增加的负载增加，从而提供更大的转矩，但是遭受转子电阻损耗的影响。

永磁电机与可比较的感应电机相比更高效，这是因为磁场总是存在，并且不随负载改变。此外，永磁电机更小并且更轻，从而允许将它更高效地包装。例如，2.5kW的感应电机大约是一夸脱的油漆罐的大小，而可比较的2.5kW的永磁电机大约是婴儿奶瓶的大小。然而，在现有技术中，对于本领域技术人员而言，尚不知道永磁电机是否将在用于低温学和低温泵送中的低温下工作。传导性和材料属性当温度低至低温温度时改变，并且对于这样的改变将不有害于性能或可靠性没有信心。

另一问题在于低温泵送通常需要使泵运行在较慢速度下，以最小化粘滞摩擦阻力。此外，本领域中的普遍想法是，在实际情况下尽可能慢地运行电机，以增加耐久性、可靠性和寿命。对于在慢速下运行，感应电机更好，并且永磁电机更适合于较高速度。因此，由于上述原因，本领域技术人员从未设想尝试将永磁电机用于泵送低温流体。

例如，无论是浸没式电机或具有轴密封件的常规的电机，用于低温泵的感应电机通常将在50圈/第二系统上在2960rpm下操作，或在60圈/第二系统上在3540rpm下操作。经常地，在所有的感应电机低温泵上存在齿轮传动装置，其根据需要使叶轮变得更快或更慢以更好地满足流量和压力需求。齿轮减速可以为大约0.5至2.2。本申请人违反常规的想法，并且设计了一种利用永磁电机的系统，所述永磁电机在133-333圈/第二系统上运行在4000-10.000rpm之间。本申请人还排除了感应电机系统所需的齿轮传动装置，并且现在运行直接连接到永磁电机的轴的叶轮。此外，本申请人抛弃单叶轮，并且利用多个较小的叶轮来泵送低温流体。在本申请人的发明之前，因为基于常见的电机启动设备的限制和在最慢的可能速度下运行以减小磨损的期望的长期的普遍做法，其他本领域技术人员没有设想使用以3000rpm之上（或甚至3600rpm之上）运行的直驱式永磁电机。

在本发明的一个实施例中，现有技术的浸没式感应电机被以高速和高效率操作的尺寸减小的浸没式永磁电机替换。该实施例实施了四个（4个）磁极件，其使用稀土磁体中的改进方案，特别是钐钴。这些磁极通过磁力并且通过周向非磁性套筒固定到磁性不锈钢的轴，所述周向非磁性套筒防止旋转离心力在电机操作期间使这些极分离。4-极布置结构的电机的优点允许使用远程安装的逆变器或变频驱动器，所述远程安装的逆变器或变频驱动器将进入的三相的50Hz或60Hz的功率在从输入电压的10%至100%的共同的电压范围下在240Hz的10%至100%的输出频率下在从380伏至690伏的任何电压电平下转换。4-极布置结构的另一优点是在整个频率范围上平滑的无齿（cog-free）操作。在浸没式低温感应电机的现有技术中，转子长度受到相对于转子的直径限制其长度的技术制造的考虑约束。

公知的是，与所有的电动机相关联的寄生损失（附加损失）包括由流体摩擦引起的“风阻”损耗，其中，例如电机转子之类的主体在黏性流体中旋转，并且与所需的能量循环流体中的一些通过冷却通道周围和通过电机以消除由于这些损失的结果产生的热量。如对于本领域技术人员而言已知的，对于给定的流体，在特定温度下的那些粘滞摩擦损耗是流体黏度、旋转速度N2（平方）、转子直径D4（四次）以及转子长度L1（直接）的函数。在常见的空气冷却的感应电机泵中，这些寄生损失由于空气的可忽略的黏度代表小于1%的总电机功率。在现有技术的浸没式感应电机泵中，这些寄生损失消耗超过5%的总电机功率，这是因为与空气相比，例如LNG之类的轻烃具有较高的黏度。将显而易见的是，单元效率的显著改进将源自这类寄生损失的降低。

本文所公开的一个实施例采用如下转子几何构型，即：其消除了现有技术的浸没式电机的几何构型所施加的限制。所述实施例采用转子，其长度通过允许转子直径减小多达60%的临界速度的考虑来确定。与相似质量的感应电机相比，本文所公开的实施例的浸没式电机的速度和功率大致翻倍。对于给定的轴功率等级，电功率消耗大致降低3%至5%。这意味着本文所用的转子沿泵轴可具有超过直径的3倍、4倍或5倍的长度（高度），或所述转子以其他方式具有超过3、4或5的长径比（长度:直径）。这最佳地见于图2D中，其中，能够容易地看到转子直径61大幅小于转子高度62。

现有技术的浸没式电机泵包括多个部分和部件，其构造通过功能需求决定。这些部分和部件中大多数的形式通过液压设计经常是复杂的。这些部分和部件通常通过机加工由金属砂或熔模铸件形成。对于本申请，常用铝或青铜。公知的是，铸件部分遭受仅能够通过昂贵的检查或在加工阶段检测到的例如多孔、收缩、裂纹、空洞和糟糕的表面加工之类的缺陷影响。此外，表面质量仅能够通过手工打磨来修复。因此，由于铸造过程变化莫测，这些部分的功能能够是高度可变的，从而导致从单元到单元的性能的显著变化，即使所期望的性能意在是可重复的。在本文所公开的实施例中，部分和部件被构造成允许通过机加工由锻造的铝或青铜的板、棒或锻件形成，从而产生具有光顺、平滑的表面的精确、可重复的部分和部件。由这样的部分组装的泵将产生从单元到单元并且甚至在批次之间的一致且优越的性能。本文中的实施例可以采用：一个或多个泵叶轮，其从轮毂制造，所述轮毂实施多个轮叶（叶片）以将能量赋予泵送的流体；以及前盖板，其轮廓被形成为匹配叶轮叶片的边缘上的相对应的形状。所述盖板通过热融合固定到盖板的轮叶边缘，一个部分固定到另一个。

图1为具有四级叶轮系统的示例性低温泵1的透视图，该图示出了用于安装在双室容器或泵井中的密封座环适配器1a。该实施例的描述按照从泵入口到泵出口的流体流动的顺序排列。本文的描述涉及四级版本，然而将显而易见的是，具有更多或更少的级的本文所公开的相似的泵具有实践的可能性，并且是用于将特定的泵与特定的压力需求相关联的变量中的一个。因此，能够使用任何数量的级，从一级至两级、三级、五级或任何数量的级。类似地，将显而易见的是，为了增加或减少与本文所公开的实施例相似的泵的排放流量，泵的尺寸可以通过缩放流体通路或通过根据本领域技术人员经验已知的对流体通路面积的其他调整来改变。

图1A为图1中所描绘的泵1的剖视图。低温流体朝向泵吸入口2径向流动，经过定位成最佳地导引流的四个径向设置的轮叶（叶片）。所述流体朝向吸入诱导轮4所引起的压力降低的区域被向上吸取到泵吸入口2中。延伸部3使泵吸入口2的最底部部分免于接触井的底部或表面，使得入口2将被插入到入口2中或防止吸入低温流体到入口2中。

吸入诱导轮4具有极致性能类型，并且由锻造铝加工而成。在该实施例中，四个轮叶5和诱导轮轮毂6通过利用5轴编程铣床去除每个叶片之间的材料成形。轮叶5的形状通过熟练的液压设计师来限定，并且通过使用CFD计算机工具分析随后通过原型测试证明合格。已发现该实施例的诱导轮4中的四个轮叶5与专利7,455,497中描述的现有技术的三个主轮叶和三个分流轮叶（扩散器）提供等同的性能，并且简化了制造过程。诱导轮轮毂6沿流动方向（向上）延伸超出轮叶5的后缘，并且逐渐变细以提供其中不再需要实际的扩散器（固定轮叶）的扩散器区。在本文所公开的实施例中，不使用固定轮叶（扩散器）。扩散器或固定轮叶在现有技术中被用于使低温流体在它进入泵之前的流动变直。这里，诱导轮轮毂6的曲率和泵单元自身的相关的曲率消除了对固定轮叶（扩散器）的需要。能量不再损耗或浪费在固定轮叶（扩散器）上，并且这导致效率的提高。

图1B为从图1A取的放大剖视图，并且描绘了泵的第一级的布置结构。泵送的流体离开泵吸入口2和吸入诱导轮4，在那里，其能级已提升，从而在其入口处给单吸式的第一级叶轮7提供正的吸入扬程。所述叶轮是独特的设计，其被制造成包括沿轮叶边缘10a通过钎焊过程联接在一起的铝的叶轮轮毂8和盖板10。叶轮轮叶8a和轮毂的形状通过机加工与轮毂一体化地形成。典型的现有技术的叶轮被铸造成一件。叶轮是复杂的结构，并且铸造过程能够变为在经济上昂贵和劳动密集型的。本申请人利用新的叶轮，其被加工成两部分，并且随后钎焊在一起。这降低了制造成本，加速了生产，并且产生能够承受更高旋转速度和具有更好的性能的产品。这两个部分、即轮毂8和盖板10由锻铝坯件加工而成，并且通过钎焊/融合过程联接在一起。

吸入诱导轮4和每个叶轮通过泵轴9驱动，并且各自通过锥形筒夹9a保持在其正确的位置，所述锥形筒夹9a通过将筒夹9a驱动到处于叶轮轮毂中的锥形的孔8b中来安放。在针对典型的单吸式泵叶轮的操作中，少量的流体（泄漏）从叶轮排放部13通过环形空间14随后通过叶轮和（青铜）耐磨环15之间的运行空隙再循环。所述运行空隙被最小化，以限制泄漏效率损失。为了防止铝叶轮7因靠着耐磨环15摩擦而变得过早退化，叶轮表面可覆盖有硬质氧化的3级1类涂层（hard anodized type 3 class 1 coating）。

泵送的流体的主要部分被排放到径向式扩散器16的流道的进口中。扩散器16根据对于本领域技术人员而言公知的物理定律将流动能转换成静压力。在扩散器轮叶17所限定的通道的外端处，流体进入返回区18，其中，速度的径向分量逆转，并且流被导引到另一组通道19中，从而使流体返回到第二级叶轮入口20，并且使流动方向和速度匹配叶轮入口轮叶角。

泵送的低温流体以与第一级相同的方式前进通过中间的二级和三级，其中，每个接连的级以增加的压力的形式将附加的能量赋予泵送的流体。在本文描绘的泵的情况下，第四级是最后一级。流体以与先前级同样的方式通过该级，直到它到达返回区21。在那里，流体进入排出收集器22。

如图1中所示，所收集的排放流体的主要部分被导引经过永磁浸没式电机组件23，通过排出管24，通过排出歧管25，通过两个或更多个排放喷嘴26，并且到处于泵井中的空间中，或两室型的吸入容器中。将显而易见的是，排出管24、排出歧管25和排放喷嘴26及相关联的部件的数量和尺寸将是期望的泵排放流量的函数。

实施也称为平衡鼓的推力平衡机构的浸没式电机泵的现有技术意在以对于本领域技术人员而言显而易见的方式来中和叶轮产生的不平衡液压力所施加的推力。该布置结构允许泵送元件和电机转子沿单元旋转轴线浮动，使得平衡鼓或活塞上的压力变化使整个旋转元件打开和关闭节流密封件，以根据发生推力平衡的需要打开和关闭。本文的一个实施例采用了一种新的机构，其实现了相同的结果，使得推力机构的轴向运动与转子质量可引起的任何偏移独立。由于推力平衡机构的旋转质量较低（与现有技术的系统相比），所以它使系统更灵敏地响应于当泵送状态改变时发生的瞬态液压偏移。

更具体而言，已知的是，竖直的单吸、单级或多级泵在没有轮毂侧耐磨环和推力平衡端口的情况下将对泵轴施加正力或下推力。本申请人新颖设计示出在图1C中，其是从图1A取的放大剖视图，并且描绘了推力平衡机构28的布置结构。平衡鼓28a借助于锥形筒夹30被附接到泵轴9。排放流体的小部分被导引到处于平衡鼓28a之下的区域27中。在区域27处的流体压力将处于泵排放压力。流体压力对泵轴9施加负力（参考重力）或上推力。由于电机腔区域31中的压力小于区域27中的压力，所以低温流体将优先朝向平衡鼓28a之上的区域28c迁移通过平衡鼓28a和固定套筒28b之间的环形空间（槽迷宫，labyrinth of grooves）28d。将显而易见的是，区域28c处的压力将小于区域27处的压力，这是由于在平衡鼓28a的外周缘上通过迷宫式槽28d的压力损失。区域28c中的压力产生的下压力小于来自区域27上推力将导致平衡鼓上的净上推力。

区域28c中的流体将继续朝向电机腔31流动通过节流间隙28e，所述节流间隙28e形成在平衡鼓28a的密封表面28g和挡板32的面28h之间。通过节流间隙28e的流使区域28c中的压力变小，从而导致平衡鼓28a上的上推力增加。当产生的上推力超过液压下推力时，平衡鼓28a提升泵轴9，从而使节流间隙28e减小（或关闭）。继而，流变小和区域28c中的压力增加，从而重新打开节流间隙28e。轴的每次偏移使区域28c中的压力波动，这在平均上导致平衡推力状态。泵轴9上的净推力为液压下推力减去平衡上推力。电机轴承35必须抵抗该不平衡力。通过计算，能够确定维持电机轴承35上的平衡推力状态所需的平衡鼓28a、环形空间28d和密封表面28g的尺寸，从而延长该轴承的寿命。

在该实施例中，平衡鼓28a、泵轴9和整个泵旋转组件的部件的质量和惯性小于如在现有技术中的典型的相对巨大的电机旋转部件。因此，这些实施例的旋转质量显著降低，从而提高了推力平衡机构28整体的敏感度。

在通过节流间隙28e之后，维持推力平衡机构28的操作所需的低温流体流动到永磁浸没式电机组件23中通过其下部球轴承35a，从而提供了所需的润滑并且从该部件移除了热。

本文所公开的一个实施例提供了冷却剂供应管1f，其确保在单元启动时，低温流体从第一级流动以润滑和冷却上部电机轴承35b。然后，在建立稳定状态操作时，冷却剂流动模式改变，使得上一级流体流动经过推力平衡机构，随后通过并且润滑下部电机轴承35a，随后通过电机转子-定子间隙31，从而移除电机电损耗所产生的热，然后通过上部球轴承35b用于冷却和润滑，然后通过冷却剂供应管1f，在那里，加热的流体返回到第一级并且与泵送的流体混合。在浸没式电机泵被安装在储存罐中的情况下，通过流的冷却剂部分移除的热将随着排放流送出，从而有利地避免了在罐内产生蒸发气体。

图2a 描绘了图1的示例性浸没式电机组件23的实施例。图2B为图2a的结构的顶视图。图2C为图2a的结构的分解透视图。图2D为从图2B沿线2D-2D所取的剖视图。

电机的旋转部件，即永磁转子34具有其磁中心对齐的径向和轴向暂停通过一个非导电陶瓷下部球轴承35A在中下部轴承壳体37和轴向保持从向上运动和径向磁中心的定子36不对通过上部球轴承35B在中上部轴承壳体38。在该实施例中，电机定子36轴向定位在内电机壳39通过与肩部特征41在中电机壳39的层压堆叠40下端接触。定子36内敛从轴向，径向和旋转运动在内电机壳39借助于一个精确加工过盈配合在之间定子的电机壳39外直径和在内直径。当设备处于低温条件下的干扰变得更加深刻。

上部35b和下部轴承35a的位置由每个相应轴承壳体的位置来确定，每对相应的肩特征部41b和41a在电动机外壳中的位置通过干涉配合被保持。

在本实施例中，转子34被允许一定量的轴向运动的剧烈上下振动的情况下，由波形弹簧29的下部轴承35A下方的动作，并与限制加速力的好处上轴承35b上上述轴承，以3倍的值重力，或3G的力。

在本实施例中，以方便更换轴承每个轴承壳体内的台肩37b的和38b上穿有一个间隙的转子小于转子磁隙。因此，当轴承的更换取出，磁转子34防止从坚持定子孔36，该状态阻止安装新的轴承无特殊夹具。

在现有技术中使用的浸没电机的布置是这样的泵必须拆解访问轴承更换，但在一些变体，例如拆卸的程度可大可小。本文所公开的一个实施例包括一单一的永久磁铁浸没电机作为要安装允许备用马达的单元，其可以被移除和单位迅速恢复到服务。

如在图1最清楚地看到，电动机34设置有一个下运动板42和上部马达板43被固定在马达壳体39创建可从泵组件44被移除而不不方便拆卸泵的单位装配44。

如图1和1A最佳所示，泵组件44的各部分保持在一起以抵抗在泵内发展到40巴的水平压力，由八个拉杆45和螺母45b的装置。这将是显而易见的那些本领域技术人员使用其他适当的马达板电机的组件将允许所描绘的马达被方便地应用于的泵组件44不同的模型中，每一个这样的应用是仅仅公开的实施例的变型。

图3是体现本发明，其中单元是与附加级增加泵排出流量增加另一示范性低温泵组件1的剖视图。随着级的数量增加，从而增加了泵的排放压力，较大的马达被施加以考虑由增加的流量和排放压力所需的增加的功率。另外，泵壳体46被装配到更换泵拉杆，以提供由压力所需要高达60巴的必要的强度。

图3所描绘的版本被修改，以允许被安装在一个单一的腔室贮槽泵。从排出管泵排出流量在订正上运动板43可提供四个厨房47或引导流体从该放电管的顶端到中心室48通道被收集。一种放阀芯49进行从腔48向居中定位在安装凸缘即通常用螺栓固定的管道系统或一个放电管头板的排出口49A的共同流动。

图4示出了被安装在一个泵井50泵组件1的一个实施方式的一个版本，本身被从储罐的顶板暂停。图4A是来自图4所采取的结构的放大剖面图。泵靠在其密封座环适配器1a中，与一个支撑环52A啮合，这是一个底阀组件52的一部分。底阀组件52是通过在位置67，使得在图1A中所描绘的泵吸入悬浮上面的罐底部，允许包含在储罐进入泵低温流体焊接固定到泵井50的底部。

当泵被完全与脚阀支撑环52A接合时，密封座环装置1a踩下脚踏阀封闭板60，导致要保持的阀打开。这是因为，弹簧59被支撑环52a和支撑件之间偏置58，使得它们偏置在关闭位置的脚踏阀封闭板60。当泵组件1，泵井50中的支撑件58和底阀关闭板60向上并移动内向上拉靠在支承环52A或配置为创建低温密封件的任何其它合适的结构密封。

在其座位上的泵组件1而受制于垂直，水平和滚动运动，如可在装运容器中，或铁路投标汽车内的罐经历操作是必需的移动应用程序，有必要以固定从单位正在从不利的位置抛下。在这种情况下，压缩负载由一个支柱，被称为电梯轴53的装置施加到上部电机板43。这将是明显的是，在某些情况下，升降轴可用于提取从泵井50泵2。在某些情况下，可能方便的提升竖井分成段，每段耦合一个到另一个，其中，所述泵孔50的深度使得泵1不方便取回。

泵井的上端可通过一个磁头板54，通过该传递一个插孔轴55，接合插孔螺母56被关闭。顶杆轴55和千斤顶螺母56的顶部被除去雨罩57防止空气或水或罐内容的侵入或从泵井50中，安装防雨盖时访问。与防雨罩57移除，专用扳手或曲柄可以接合到插孔螺母56，并且当扳手旋转时，顶杆轴55被提升，从支撑环52A提高泵组件1，允许脚阀封板60来关闭，从而从储存箱分离泵井50的内容。

雨罩57可再后来重新安装，重新密封泵井50。泵的内容以及50然后可以通过在公知的本领域技术人员的方式适当的压力用氮气填充泵井50排出。氮气然后可以安全地释放到大气中，在离开泵井50在一个非危险惰性状态。所排出的流体不能返回到泵井50因为脚阀封闭板60只允许流出而不是当阀笼罩。

图5是一个箱51内安装了一个低温泵组件1的另一实施例的剖面图。在箱51的顶部是一个排出口61，其中包含高压低温流体。泵的操作是由来自外部电源的系统，通过被配置为通过一个特殊设计的低温电连接端口62的电源线61供给的电力使能。

本发明被设计为浸入低温流体中的永久磁铁电动机。这使得在速度不常用应用于这种泵电驱动泵的装置。浸没永磁电动机包括适于在低温流体，长期浸没的绝缘系统，例如轻质烃和其他不导电的和非腐蚀性流体。

浸没永磁电动机具有独特的小直径长度比与设计为最小化旋转粘性摩擦损失，而在低温流体旋转整体轮廓。这样的几何形状不是感应电动机为公知的本领域技术人员中的原因可以实现的。用多级泵浸没永磁电动机唯一地体现具有用于提升的临界速度，使工作在很宽的工作速度，从而延长泵送的流量和压力的可控制范围的目的，非常低的旋转块的旋转元件。

虽然几个实施例已经详细为了说明的目的进行了描述，各种修改可以做出各不脱离本发明的范围和精神。因此，本发明不应被限制，除非通过所附权利要求。

附图标记：

1 低温泵组件

1a 密封座环适配器

1f 冷却剂供应管

1e 电机电气连接

2 泵吸入口

3 延伸部

4 吸入诱导轮

5 轮叶/叶片，吸入诱导轮

6 诱导轮轮毂

7 第一级叶轮

8 叶轮轮毂

8a 叶轮轮叶

8b 锥形孔，叶轮轮毂

9 泵轴

9a 锥形筒夹

10 盖板，叶轮

10a 轮叶边缘

13 叶轮排放部

14 环形空间

15 耐磨环

16 径向式扩散器

17 扩散器轮叶，径向式

18 返回区

19 通道

20 第二级叶轮入口

21 返回区

22 排出收集器

23 永磁浸没式电机组件

24 排出管

25 排出歧管

26 排放喷嘴

27 区域

28 推力平衡机构

28a 平衡鼓

28b 固定套筒

28c 区域

28d 环形间隙

28e 节流间隙

28g 密封表面，平衡鼓

28h 面，挡板

29 波形弹簧

30 锥形筒夹

31 电机腔区域

32 挡板

34 永磁电机/转子

35a 下部球轴承，电机

35b 上部球轴承，电机

36 定子

37 下部轴承壳体

37b 肩部，下部轴承壳体

38 上部轴承壳体

38a 电机顶板

38b 肩部，上部轴承壳体

39 电机壳

40 层压堆叠

41 肩部特征

41a 肩部特征，下部轴承壳体

41b 肩部特征，上部轴承壳体

42 下部电机板

43 上部电机板/排出歧管

44 泵组件

45 拉杆

45b 螺帽

46 泵壳体

47 长条（galleys）

48 中央室

49 排放筒

49a 排放端口

50 泵井

51 罐

52 底阀组件

52a 支撑环，底阀

53 提升轴

54 头板

55 中间轴

56 起重螺帽

57 防雨罩

58 支撑件

59 弹簧

60 底阀封板

61 转子直径

62 转子高度

63 第一直径，诱导轮轮毂

64 第二直径，诱导轮轮毂

65 第三直径，诱导轮轮毂

66 共同的最外部直径，诱导轮轮叶/叶片

67 焊接位置