Una unidad de propulsión (2) dispuesta para impulsar un recipiente flotante en agua que comprende un rotor (16) y un estátor (14) de un motor eléctrico (12) dispuesto para proporcionar propulsión,

comprendiendo dicha unidad además un alojamiento (4) que contiene el motor, caracterizada porque una zona extrema (40) del alojamiento se proporciona con un mecanismo de intercambio de calor (45) dispuesto para enfriar el gas refrigerante que pasa sobre el mismo, estando asociado el mecanismo de intercambio de calor con el alojamiento de modo que, en uso, el agua que rodea al alojamiento absorbe el calor de este

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una unidad de propulsión mejorada y un procedimiento mejorado para enfriar dicha unidad de propulsión.

Antecedentes de la invención

Es bien conocido el suministro de unidades de propulsión suspendidas por debajo del casco de una embarcación con el fin de proporcionar propulsión a la embarcación. En los documentos US 6 231 497, y US 5 101 128 se presentan ejemplos de dichas unidades de propulsión.

La unidad mostrada en el documento US 6 231 497 contiene un motor eléctrico que tiene un rotor magnético permanente. Dichos motores son atractivos porque sufren pérdidas bajas en el rotor y por lo tanto, no generan un calor excesivo. Dicho calor generado por el rotor puede disiparse de forma relativamente fácil por conducción/convención al resto de la unidad. Sin embargo, dichos motores no son ventajosos porque los imanes permanentes utilizados para generar el campo magnético del rotor son caros, es difícil montar el rotor y debe utilizarse un sistema de conversión de potencia adecuado. El sistema del convertidor de potencia debe ser capaz de enfrentarse a grandes cambios en el factor de potencia con carga, que dicho motor produce porque no hay control de la excitación del rotor.

El documento US 5 101 128 muestra un ejemplo adicional de una unidad de propulsión utilizando refrigerante de agua, que incorpora un fuelle y un filtro para igualar la presión del agua, desde fuera de la unidad. La disposición proporcionada es compleja, lo que supone un aumento de los costes de fabricación y mantenimiento. El aumento del mantenimiento es una desventaja particular debido al pobre acceso a las unidades, y por lo tanto, suele ser deseable hacer estas unidades lo más simples posibles.

El documento EP 0590867 divulga otro ejemplo de una unidad de propulsión. Una zona de intercambio de calor (intercambiador de calor 31) está ubicada en una zona superior de un eje que se utiliza para fijar la unidad de propulsión al recipiente flotante en agua. Las corrientes de refrigeración como agua o aire son alimentadas al alimentador de calor. El gas refrigerante que fluye a través de los conductos interiores de la unidad de propulsión es enfriado pasando calor a las corrientes de refrigeración antes de que el gas refrigerante fluya hacia atrás a los conductos exteriores para enfriar un motor eléctrico.

Es un objeto de la presente invención superar, o al menos reducir, los problemas de la técnica anterior.

Resumen de la invención

De acuerdo con la invención, se proporciona una unidad de propulsión dispuesta para impulsar un recipiente flotante en agua que comprende un rotor y un estátor de un motor eléctrico, dispuesto para proporcionar propulsión, comprendiendo dicha unidad además un alojamiento que contiene el motor, caracterizada porque una región extrema del alojamiento se proporciona con un mecanismo de intercambio de calor dispuesto para enfriar el gas refrigerante que pasa sobre el mismo, estando asociado el mecanismo de intercambio de calor con el alojamiento de modo que, al utilizarse, el agua que rodea al alojamiento absorbe el calor de este.

Dicha unidad resulta ventajosa porque es sencilla desde el punto de vista mecánico y sin embargo, puede proporcionar una refrigeración efectiva para el motor. Se apreciará que, durante el uso, el alojamiento está rodeado de agua y por lo tanto, él mismo ya está refrigerado y puede absorber calor del mecanismo de intercambio de calor.

El mecanismo de intercambio de calor puede comprender una o más aletas proporcionadas en una superficie interior del alojamiento y por lo tanto, proporciona una gran área de superficie sobre la que puede producirse el intercambio de calor.

Esto proporciona una estructura simple que proporciona intercambio de calor; se apreciará que, en uso, la unidad estará sumergida en agua y que por lo tanto, el alojamiento de la unidad estará en contacto con el agua que proporciona un buen medio de intercambio de calor. La ventaja de las aletas es que se aumenta la eficiencia del intercambio de calor con el alojamiento.

Las aletas pueden estar fabricadas en un material que tenga una alta conductividad térmica como el aluminio o el cobre, aumentando de este modo la tasa de intercambio de calor entre el gas refrigerante y el alojamiento.

Las aletas pueden estar fabricadas de manera integral con el alojamiento, y como tal, proporcionan una estructura que resulta sencilla de fabricar.

En algunas realizaciones, el motor comprende un estátor que incluye espiras en los extremos finales que sobresalen del estátor. En dichos casos, la unidad puede estar dispuesta de tal modo que el gas refrigerante pase sobre las espiras de los extremos antes de pasar al mecanismo de intercambio de calor. Dicha disposición puede proporcionar la refrigeración eficiente de los devanados de los extremos del estátor, lo que resulta ventajoso porque estos devanados de los extremos no estarán asociadas estrechamente con el alojamiento y no estarán tan bien refrigeradas como el resto del estátor.

El motor comprende un rotor, que puede comprender un cuerpo cilíndrico montado alrededor de un eje teniendo un eje de rotación, siendo la disposición tal que se proporciona un primer paso de refrigeración entre el cuerpo cilíndrico y el eje.

El cuerpo cilíndrico montado sobre el eje puede comprender los devanados del rotor. Los devanados del rotor pueden tener un segundo paso de refrigeración a través de ellas.

Preferentemente, la unidad está dispuesta de modo que el gas refrigerante pasa a lo largo del primer paso de refrigeración en una primera dirección y a lo largo del segundo paso de refrigeración en una segunda dirección, diferente de la primera.

Resulta conveniente que la primera dirección esté aproximadamente en dirección opuesta a la segunda. Dicha disposición proporciona un circuito conveniente para el aire circulante dentro del alojamiento, que proporciona una refrigeración eficiente del rotor.

Preferentemente, el gas presurizado está a cualquier presión entre aproximadamente 2 bares y aproximadamente 7 bares, es decir, puede estar aproximadamente en cualquiera de las siguientes presiones: 2, 3, 4, 5, 6, 7 bares.

Se cree que el rango es adecuado porque se cree que las presiones inferiores a 2 bar proporcionan un aumento insignificante del beneficio, mientras que las presiones superiores a7 bar aumentan desproporcionadamente el coste de la unidad de propulsión y requieren un exceso de potencia para hacer circular el gas en ella.

Dicha disposición es ventajosa porque el aumento de presión ayuda a eliminar el gradiente de presión en los cierres entre el exterior y el interior de la unidad (por ejemplo, alrededor del eje sobre el que está montada la hélice). La reducción del gradiente de presión ayudar a hacer el cierre y a evitar la entrada de agua en al unidad. Asimismo, el aumento de presión puede emplearse para ayudar a drenar el agua que ha entrado en la unidad impulsando el agua hacia arriba para mantener la conexión de la unidad al recipiente al que está unida. El experto apreciará que el aumento de presión mejora la transferencia de calor, ya que el coeficiente de transferencia de calor (h) aumenta de forma significativa con la densidad del aire (normalmente h ∞ρ0,64).

El motor puede ser un motor de inducción o puede ser un motor síncrono.

Convenientemente, el gas presurizado es aire, pero puede utilizarse cualquier gas adecuado. Por ejemplo, pueden utilizarse CO2, nitrógeno, gases refrigerantes, gases nobles, etc. El aire es ventajoso porque es barato, disponible inmediatamente y no tóxico.

El gas presurizado puede hacerse circular mediante al menos un agitador, que comprende convenientemente un ventilador. Una ventaja de dicho agitador es que fuerza el movimiento del gas, que a su vez, mueve el calor por las superficies de intercambio de calor, aumentando el efecto de refrigeración.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se presenta, a modo de ejemplo solamente, una descripción detallada de la invención con referencia a los dibujos acompañantes de los cuales: La figura 1 es una vista en alzado de una realización de una unidad de propulsión de acuerdo con la presente invención; la figura 2 es una sección transversal a lo largo de la línea AA de la figura 1; la figura 3 es una ampliación de una parte de la figura 2; la figura 4 es una...

1. Una unidad de propulsión (2) dispuesta para impulsar un recipiente flotante en agua que comprende un rotor (16) y un estátor (14) de un motor eléctrico (12) dispuesto para proporcionar propulsión, comprendiendo dicha unidad además un alojamiento (4) que contiene el motor, caracterizada porque una zona extrema (40) del alojamiento se proporciona con un mecanismo de intercambio de calor (45) dispuesto para enfriar el gas refrigerante que pasa sobre el mismo, estando asociado el mecanismo de intercambio de calor con el alojamiento de modo que, en uso, el agua que rodea al alojamiento absorbe el calor de este.

2. Una unidad de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el mecanismo de intercambio de calor comprende una o más aletas (42) proporcionadas en una superficie interior del alojamiento.

3. Una unidad de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 en la que las aletas están fabricadas en un material que tiene una elevada conductividad térmica como el aluminio o el cobre.

4. Una unidad de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en la que las aletas están fabricadas integralmente con el alojamiento.

5. Una unidad de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en la que el estátor (14) incluye espiras en los extremos (30, 32, etc.) que sobresalen del estátor y en la que la unidad está dispuesta de tal modo que el gas refrigerante pasa sobre las espiras de los extremos antes de pasar al mecanismo de intercambio de calor (45).

6. Una unidad de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en la que el rotor (16) comprende un cuerpo (24) cilíndrico montado sobre un eje (18) teniendo un eje de rotación, siendo la disposición tal que se proporciona un primer paso de refrigeración entre el cuerpo cilíndrico y el eje.

7. Una unidad de acuerdo con la reivindicación 6 en la que el cuerpo cilíndrico (24) montado sobre el eje (18) comprende los devanados del rotor.

8. Una unidad de acuerdo con la reivindicación 7 en la que los devanados del rotor tienen un segundo paso de refrigeración (27) a través de ellos.

9. Una unidad de acuerdo con la reivindicación 8 en la que la unidad está dispuesta de modo que el gas refrigerante pasa a lo largo del primer paso de refrigeración en una primera dirección y a lo largo del segundo paso de refrigeración en una segunda dirección, diferente de la primera.

10. Una unidad de acuerdo con la reivindicación 9 en la que la primera dirección es opuesta a la segunda.

11. Una unidad de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en la que el interior del 10 alojamiento se mantiene por encima de una presión de aproximadamente 2 bares.