渦輪壓縮機裝置的製作方法
2023-06-10 07:29:11
專利名稱：渦輪壓縮機裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的渦輪壓縮機裝置。
一種公知的渦輪壓縮機裝置包括一徑流式渦輪壓縮機和一電機，這些單元中的每一個設置在一個單獨的殼體內，電機的軸通過一個撓性軸部分連接於徑流式渦輪壓縮機。
這種公知的渦輪壓縮機裝置的缺點是，其設計得相當大，需要若干密封件和軸承，因此，渦輪壓縮機裝置的製造成本較高。
專利文件DE2729486C1在
圖1中公開了一種渦輪壓縮機裝置，其包括兩級徑流式渦輪壓縮機，同樣也包括一臺電機，二者連接於一剛性軸，該剛性軸在三個位置上用磁力徑向軸承軸頸支撐。這種實施形式的缺點是，該組件非常昂貴和複雜；這種裝置最多適用於兩級徑流式渦輪壓縮機；這種渦輪壓縮機裝置具有較高的耗散損失。
本發明的目的是提供一種在經濟上更有益的渦輪壓縮機裝置。
這一目的通過一種具有權利要求1的特徵的渦輪壓縮機裝置來完成。從屬權利要求2至10涉及本發明的渦輪壓縮機裝置的其它有利的實施形式。
特別是，這一目的通過一種渦輪壓縮機裝置實現，這種渦輪壓縮機裝置包括一臺電機、一臺多級徑流式渦輪壓縮機、以及一個共用軸，該軸的一部分構成電機的轉子，該軸的另一部分構成徑流式渦輪壓縮機的轉子，該壓縮機轉子包括一壓縮機軸及與該軸連接的壓縮機葉輪，為了軸頸支撐軸，在軸的延伸方向上彼此隔開地布置多個電磁徑向軸承，在電機的轉子與壓縮機葉輪之間布置一個單獨的電磁徑向軸承，電機、徑流式渦輪壓縮機、軸以及徑向軸承布置在一個共同的對外以氣密方式密封的殼體內，該殼體由多個部分殼體構成，這些部分殼體彼此固定連接，電機布置在一個部分殼體內，徑流式渦輪壓縮機布置在一個部分殼體內，電機的轉子及徑流式渦輪壓縮機的轉子可通過一個布置在電機轉子與壓縮機葉輪之間的連接裝置連接形成一共用的軸。
該目的還可以特別地以一種渦輪壓縮機裝置完成，這種壓縮機裝置包括一臺電機、一臺徑流式渦輪壓縮機以及一個共用軸，該軸的一部分設計成電機的轉子，該軸的另一部分設計成徑流式渦輪壓縮機的轉子，該壓縮機轉子包括一根壓縮機軸和與該軸連接的葉輪，為了軸頸支撐軸，在軸的縱向方向上設置了多個彼此隔開的電磁徑向軸承，這些徑向軸承支撐在一個共同的基礎件上。
該目的還可以特別地以一種渦輪壓縮機裝置完成，這種壓縮機裝置包括一個與外部氣密的殼體，在殼體內的一個共用軸上設置一臺電機和一臺多級徑流式渦輪壓縮機，為了軸頸支撐軸，在軸的縱向方向上設置彼此隔開的電磁徑向軸承，在電機與徑流式渦輪壓縮機之間設置一個圍繞著軸的乾燥氣密密封件，以便將電機與徑流式渦輪壓縮機密封地隔開，電機具有一內部空間，該內部空間與一種流體連通的方式與穿過殼體的一出口孔連通。
圖1示出一種公知的渦輪壓縮機裝置，其包括一臺在兩側軸頸支撐的電機和一臺在兩側軸頸支撐的徑流式渦輪壓縮機，電機的軸通過一撓性軸部件連接於徑流式渦輪壓縮機的軸。
本發明的渦輪壓縮機裝置的一個優點是，與圖1所示的實施形式不同，本發明設置了三個徑向軸承，特別是設計為電磁徑向軸承，其中在電機與壓縮機之間布置一個單獨的徑向軸承，這足以完全地支撐整個軸。這有利於渦輪壓縮機裝置的製造。
整個軸可以設計成一體。在一種有利的實施形式中，電機的軸以及徑流式渦輪壓縮機裝置的軸通過一個連接件，特別是一個剛性儘可能大的連接件連接。一個剛性非常大的連接件能夠形成一個整體的軸，該整體的軸在軸的縱向方向上具有均勻的剛性。該整體軸，確切地說，渦輪壓縮機裝置的整個旋轉部件運轉起來就像一個密實的軸，這對於渦輪壓縮機的穩定的運轉性能有著正面的影響。此外，這種結構還使得整個軸藉助於一個單獨的軸向軸承在軸向上軸頸支撐。在從圖1中公知的實施形式中，必需為電機和徑流式渦輪壓縮機裝置各提供一個單獨的軸承。
當僅僅在電機的一側設置一個徑流式渦輪壓縮機時，三個在軸的縱向方向上彼此隔開的電磁徑向軸承足以完全地軸頸支撐整個軸。如果在電機的兩側各布置一個徑流式渦輪壓縮機，則四個在軸的縱向方向上彼此隔開地設置的電磁徑向軸承足以完全軸頸支撐整個軸。
此外，放棄在電機與徑流式渦輪壓縮機之間的一個徑向軸承還帶來一個優點，即，整個軸長較短，這對於為轉子提供動力是有利的，這使得可能將軸構造得較輕，而且可以得到一種更加密實的渦輪壓縮機的結構。需要強調的是，與流體動力的徑向軸承相比，電磁徑向軸承的支撐力小得多，因此，由於軸較短而獲得的有利的轉子動力性能以及較小的重量對於藉助於電磁軸承來使渦輪壓縮機可靠而又無幹擾地運轉有著決定性的意義。對於將流體壓縮到例如600巴的高壓的徑流式渦輪壓縮機，在這方面特別有意義，因為在如此高壓的流體的情況下，湍流可以產生較大的徑向和軸向力，該力可以由一支撐能力有限的電磁軸承所接收，只要整個系統的轉子動力性能最佳化即可。
在一個特別有利的實施形式中，電機和徑流式渦輪壓縮機設置以一個共同的密封的殼體內，特別是一個耐壓殼體內，一個流體連通的輸入和輸出管穿過殼體，或者通過殼體上的法蘭連接，以便將被壓縮的流體輸入和輸出所述徑流式渦輪壓縮機。這種結構對於相對於外部，尤其是相對於大氣在軸上無需密封件具有決定性的優點，這不僅有利於減小成本，而且還有另一個優點，即，不再出現由於密封問題而引起的停機時間，而且可以減小軸的總長，這又導致軸的整個重量的減少，並提高了由電磁徑向軸承所支撐的軸的穩定性。
具有一個與外界密封的耐壓殼體的徑流式渦輪壓縮機使按照本發明的電機一壓縮機裝置也能夠在一個迄今為止不適合於運行徑流式渦輪壓縮機的地點運行，例如在水下或者在具有高度有害成份、高度汙染或易燃易爆的環境中。
按照本發明的渦輪壓縮機的另一個優點是，這種壓縮機還可以非常可靠地遙控運行。這種渦輪壓縮機不用例如昂貴的油壓系統軸頸支撐電機轉子。此外，無需或者只需很少的密封件。因此，這種渦輪壓縮機無需專業人員在現場操作的部件或者需要進行時間間隔較短的有規律的控制的部件。這種渦輪壓縮機的啟動和停車可以遙控進行，在此，藉助於傳感器在遠處監視壓縮機的狀態，在監測到非正常狀態時，自動地觸發一種適當的操作，例如停機。在帶有密封耐壓殼體的實施形式中的渦輪壓縮機具有另一個優點，即，外部作用的幹擾影響很小。
為了將流體壓縮到一個很高的最終壓力，迄今為止一直需要使用非常昂貴的乾式氣密件，這種乾式氣密件不僅價格高，而且需要相當大的維修量，此外還具有危險的成份，由於乾式氣密件出現故障而造成的停機時間是不可預料的。
在另外的一種有利的實施形式中，一部分被壓縮的流體或處理氣體用於電機和徑向軸承的縱向冷卻氣體。這在採用一個共同的密封耐壓殼體時特別有利。在此，優選用一臺設計用於抽吸壓力或靜壓力的電機作為所述的電機。在另一優選實施例中，該電機具有一個單獨的與徑流式渦輪壓縮機分開的冷卻循環。
在本發明的一優選實施例中，渦輪壓縮機具有一個共用的基礎部件，例如設計為一板狀部件，幾個，優選全部徑向軸承支撐在該板上。將徑向軸承布置在一個共用的基礎部件上的優點是，可以使這些軸承彼此確定地定位，並且可以將由於拉力、壓力或剪切應力或者由於溫度影響而引起的徑向軸承的相對移動減至最小。因此，在最不同的運轉條件下保證了徑向軸承的彼此間精確的定位。有利的是，在所述基礎部件上不僅布置徑向軸承，而且布置其餘的部件，例如電機、徑流式渦輪壓縮機等等。這種設計再加上本發明的渦輪壓縮機的緊湊的結構，使得渦輪壓縮機可以作為一個最終的整體模件在生產車間內組裝。這種模件可以很快在一個使用現場運轉，因為徑流式渦輪壓縮機和電機無需再單獨地錨固在一個基座上，並精確地調整它們之間的相對位置。在一種優選實施例中，渦輪壓縮機布置在一個殼體內，該殼體的一部分，例如殼體內壁的下部同時布置形成該共同的基礎部件。
在渦輪壓縮機的一個優選實施例中，該徑流式渦輪壓縮機與馬達布置在一個共同的殼體內，該殼體由若干彼此連接的部分殼體構成，或者由一個基本上單獨的殼體構成。有利的是，整個驅動設備布置在一個部分殼體內，而整個徑流式渦輪壓縮機布置在另一部分殼體內，該兩個部分殼體優選設計成如此彼此相適配，它們可以直接彼此對中，並且可以相互固定連接。在一個優選實施形式中，該共同的殼體的剛性達到如此程度，包括徑流式渦輪壓縮機、電機等在內的整個渦輪壓縮機裝置基本上彼此無相對移動地軸頸支撐在所述共同的殼體上，該共同的殼體，例如設計成一管，無需外部支撐件，或者只需一、兩個支撐件就可支撐在一基座上。這樣的布置具有的優點是最大地抑制了支撐點的穩定和不穩定的位移的可能性，因此，不必進行現場的軸承位置調節。所以，渦輪壓縮機裝置可以以有利的成本製造和運行。如果在所述共同的殼體內的各軸或者設置在該共同的殼體內的電機或徑流式渦輪壓縮機的靜止的部分有微不足道的移動，則存在著通過使用電磁徑向軸承來補償這種偏移的可能性。
圖1所示的公知的渦輪壓縮機裝置包括一個單獨的電機，該電機具有一個單獨的殼體，還包括一個徑流式渦輪壓縮機，其具有另一個單獨的殼體。在這種公知的裝置中，兩殼體的相對移動或者各軸的位移造成了一個相當大的問題，這個問題是由單獨地錨固在底板上的各殼體引起的。由於熱膨脹不同或者以其它作用在各殼體上的力改變了其位置，按照本發明的電機和徑流式渦輪壓縮機在一個共同的基礎部件，特別是在一個共同的殼體內的布置具有如下優點，所述基礎部件或者殼體構成軸頸支撐的參照點，因此，儘可能消除了電機和徑流式渦輪壓縮機的相互位置變化。
包括若干部分殼體在內的渦輪機裝置具有如下優點-整個渦輪壓縮機裝置的組裝十分簡單，-在各部分殼體內布置一個旋轉單元，該單元可以單獨地平衡和配重，-其內帶有可旋轉單元的各部分殼體也可以由不同的供貨商提供。特別是電機和徑流式渦輪壓縮機可以由不同的供貨商提供。
-渦輪壓縮機裝置的維護既簡單又價格合理。
下面結合相關若干實施例描述本發明，附圖中相同的標記表示相同的部件，其中圖1簡要地示出公知的渦輪壓縮機的布置；圖2是具有一個電機和一個徑流式渦輪壓縮機的渦輪壓縮機裝置的一縱剖面圖；圖3是一兩側設置徑流式渦輪壓縮機的一渦輪壓縮機裝置的一縱剖面圖；圖4是一在兩側設置徑流式渦輪壓縮機的一渦輪壓縮機裝置的另一縱剖面圖；圖5是穿過兩部分殼體的連接位置的一縱剖面圖；圖6是由三個部分殼體構成的一簡要地示出的殼體的一縱剖面圖7是一具有單獨的冷卻系統的一渦輪壓縮機裝置的一縱剖面圖。
圖1簡要地示出一種公知的渦輪壓縮機1，其包括一個帶有軸3a的徑流式渦輪壓縮機3和一個帶有軸2a的驅動電機2。徑流式渦輪壓縮機3的軸3a由兩個徑向軸承5在兩端軸頸支撐。電機2的軸3a同樣由兩個徑向軸承5在兩端軸頸支撐。兩軸2a和3a通過一連接器4彼此連接，連接器4包括兩個連接部件4a和一撓性的中間件4b，從而使電機2通過軸2a和連接器4驅動徑流式渦輪壓縮機3的軸3a。
圖2示出一個渦輪壓縮機裝置1，其布置在一個密封的耐壓殼體6內，耐壓殼體6設有一入口管道6c和一出口管道6b，兩管道均通入耐壓殼體6，以便使徑流式渦輪壓縮機3以流體連通的方式與一個設置在耐壓殼體6外部的裝置連接。電機2包括轉子2b和定子2c，轉子2b是電機軸2a的一部分，電機軸2a的兩端沿徑向軸頸支撐在電磁徑向軸承5上，各電磁徑向軸承包括一個支撐裝置5a和一個電磁線圈5b。電機軸2a帶有與徑向軸承3相對設置的軸向軸承7，其包括構成電機軸2a的一部分的盤2d和電磁線圈7a。電機軸2a在其端部分通過一連接器4與徑流式渦輪壓縮機3的轉子3a連接。轉子3a的相對的端部軸頸支撐在一徑向軸承5內。電機軸2a與轉子3a構成一共同的軸13。在轉子3a的縱向方向上設置兩個壓縮機葉輪3b，它們構成一第一壓縮級3c和一第二壓縮級3d。徑流式渦輪壓縮機3的導向葉片3f未示出。被壓縮的流體優選是氣體，其主流體流8通過入口孔6a和入口管道6c進入第一壓縮級3c，然後又進入第二壓縮級3d，然後再經出口管道6d引導到出口孔6b。主流體流8的一個小分流在第一壓縮級3c的出口處被轉向導入一連接管道11，並作為冷卻氣流9被旁通到一過濾裝置10，該過濾器將冷卻氣流9中的雜質去除，淨化後的冷卻氣流9作為冷卻介質被輸送到電磁徑向軸承5和電機2。在圖示的實施例中，冷卻氣流9沿殼體的縱向輸送到徑向軸承5、然後輸送給電機2和另一徑向軸承5，在此，冷卻氣體優選在軸2a和各磁體5b、2c之間流過。流到第一壓縮級3c的吸入側的冷卻氣流9，在此由第一壓縮級壓縮，並作為主流體流8和／或作為冷卻氣流9進一步向前輸送。連接管11和過濾裝置10可以布置成在耐壓殼體6內部或在其外部延伸。按照圖2所示的實施形式的渦輪壓縮機裝置1的優點是，無需將電機軸2a或壓縮機轉子3a與大氣之間進行密封。在電機2與第一壓縮級3c之間也無需密封。在此，電機2設計為可在抽吸壓力或者靜壓下工作。
渦輪壓縮機裝置1當然可以設置若干在其轉子3a的縱向方向上彼此隔開的葉輪3b，例如總共有四個、六個、八個或者十個葉輪3b。所獲得的壓縮壓力可以很大，通過相應數量的串連的葉輪3b可以達到例如600巴的壓縮力。渦輪壓縮機裝置1還可以包括一個或幾個其它的徑流式渦輪壓縮機3和／或電機2，它們設置在轉子2b、3a的縱向方向上，所有的轉子3a、2b構成一個共同的軸。該共同的軸可以由徑向軸承，特別是磁力徑向軸承5軸頸支撐，在各徑流式渦輪壓縮機3之間設置一個單獨的徑向軸承5。優選的是，所有的徑流式渦輪壓縮機3與電機或各電機2一同設置在一個單獨的共用耐壓殼體6內。
電磁徑向軸承5和與其相關聯的軸2a和3a的部分還有對於專業人員熟悉的、因此沒有示出的用於構成一電磁徑向軸承5的部件，例如電線圈、磁鐵部件等等。電機2也是這樣，其在圖中同樣也僅僅示意性地示出。
圖3示出渦輪壓縮機裝置1的另一實施例的一縱剖面圖，該渦輪壓縮機裝置包括兩臺徑流式渦輪壓縮機3，在電機2的每一側各布置一臺徑流式渦輪壓縮機3，它們的轉子3a通過一個連接器4與電機軸2a連接。圖中只示出渦輪壓縮機裝置1的上半部。將對圖中僅僅示出的與圖2所示的實施形式基本上不同的地方進行詳細描述。包括電機軸2a和兩個轉子3a在內的整個軸由四個在整個軸的縱向上分開設置的電磁徑向軸承5軸頸支撐。布置在左側的徑流式渦輪壓縮機3作為低壓部連接，其具有六個葉輪3b。布置在右側的徑流式渦輪壓縮機3作為高壓部連接，其具有五個葉輪3b。圖中還示出了導向葉片3f。主流8經入口管道6c進入低壓部，並經壓縮之後通過一連接管12輸送到高壓部，主流8經高壓部壓縮之後通過導出管6d排出。主流8的一小部分在第一級壓縮3c之後作為冷卻氣流9進入連接管11，該冷卻氣流9在流過過濾器10之後輸送到布置在電機2的右側的內部空間9c，然後，沿電機軸2a的縱向方向流過內部空間9b，流向第一壓縮級3c的吸入口。因此，一部分徑流式渦輪壓縮機3內的處理氣體被引出到達電機(2)並用於對其冷卻。
在電機2與布置在右側的徑流式渦輪壓縮機3之間的轉子3a上設置一個非接觸式密封件19，以便相應地保持電機2的右側的低的內壓。電機2還是設計成在抽吸壓力下或靜壓下工作。連接管12和／或連接管11以及過濾裝置10也可以完全布置成在殼體6內延伸。
徑流式渦輪壓縮機3也可以以背對背的方式布置，換句話說，通過兩徑流式渦輪壓縮機3作用在軸上的力的方向相反，以此方式補償並減小作用在電機軸2的縱向方向上的推力。
在圖3和4所示的實施形式中，殼體6由三個部分殼體6e、6f和6g組裝而成，部分殼體6e和6g構成徑流式渦輪壓縮機3的部分，而部分殼體6f構成電機2的部分。部分殼體6e、6f、6g設計成如此彼此相配合，正如圖3和4所示出的，它們可以例如藉助於螺栓彼此固定連接。此外，在其連接部位可以設置密封件，以便將殼體6的內部密封，因此，只有通過設置的管道6c、6d、11、12或通過相應的法蘭才能在殼體6的內部與其外部之間建立流體流動的連通，在圖3和4中示出的管道11和12隻有通過管道6c和6d，必要時還要通過排出管6I才能與外部形成一個流體流動連通。此外，連接點可以彼此相適應，並設計成使得相鄰設置的部分殼體在彼此朝向推動和連接時能夠關於渦輪壓縮機裝置1的縱軸線自動地相互對中。兩部分殼體6e和6g在外壁上各有一個孔23a，該孔由一蓋23b氣密地封閉。在圖3中示出了布置在殼體部分6g中的孔23a和蓋23b。渦輪壓縮機裝置1優選這樣預先製成，使徑流式渦輪壓縮機3裝配在相應的部分殼體6e和6g內，電機2裝配在部分殼體6f內。這樣已預先構造的部分殼體6e、6f、6g在裝配好的狀態下運抵使用場所。渦輪壓縮機裝置1的裝配如下在將部分殼體6e、6f、6g通過法蘭6k、6l彼此相互固定連接好後，將軸3a和轉子2b在從外面可通過孔23a接近的連接器4處彼此固定地連接。然後，用蓋23b將孔23a牢固地氣密地封閉。在連接器4上使用的連接裝置，例如螺栓本身是公知的，在此不詳細地示出。
圖4所示的渦輪壓縮機裝置1在其它方面的設計都與圖3所示的渦輪壓縮機裝置相同，只是在殼體部分6e中有一個與內部9b流體流動連通的出口孔6h和一個布置成與其連接的排出管6i，冷卻氣流9及主流9a中的一小部分從該管中排出，並輸送到例如一個設置在裝置外面的處理源。這種布置與圖3所示的實施例相比具有的優點是，連接在排出管6i後面的裝置中的壓力與徑流式渦輪壓縮機3中的壓力無關，該壓力優選這樣選擇，使得電機在比圖3所示的實施例中的壓力更低的壓力下進行冷卻，這樣得到的優點是避免了電機2中在旋轉與靜止部件之間出現的消耗損失。在電機2與徑流式渦輪壓縮機3之間都設有密封件19。排出管6i例如可以通向一臺壓縮機24，該壓縮機將壓縮的氣流重新送回出口孔6a。由管6i上的壓縮機形成的壓力例如可以低於50巴。
在圖4中還示出一個調節設備17，其至少用於控制電磁徑向軸承5和電機2。在徑向軸承5的區域內設置有傳感器16a、16b、16c、16d，它們監測整個軸13以及部分軸2a、3a相對於徑向軸承5的位置，傳感器16a、16b、16c、16d通過電導線16e、16f、16g、16h與調節設備17連接。為了控制徑向軸承5的磁線圈，設置有與調節設備17連接的電導線15a、15b、15c、15d。還設置一根電導線15e，其通過一個未示出的功率電子電路將調節設備與電機2的繞組連接。
圖5示出一個殼體6的縱剖面圖，圖中示出兩個部分殼體6e和6f的連接部。第一部分殼體6e的法蘭6k具有一凹入部分，其設計成使第二部分殼體6f的法蘭6l被接收在其內，兩部分殼體6e和6f的相互位置由在法蘭6k、6l裝配在一起時來彼此相互對正。法蘭6k和6l通過在周向上彼此隔開地布置的若干螺栓6m和螺母6n保持在一起。在法蘭6k、6l的端側設有一個沿周向延伸的槽，槽內設置一個密封件6o，以便將由兩各部分殼體6e、6f限定的內部空間相對於外部密封起來。
圖6示出殼體6的一縱剖面，該殼體由三個部分殼體6e、6f、6g和法蘭6k、6l以及一個導入管6c和一個導出管6d構成。殼體6通過兩個支撐件18a、18b支撐在一基座14上。在殼體內部設置一基礎部件6p，其布置成一個在殼體6內延伸的剛性支撐件，特別是一個支撐面，且在該支撐面上設置電磁徑向軸承5。基礎部件6p的作用是構成一個儘可能穩定的並且不易受溫度影響的基準面，其上至少布置一些徑向軸承5。基礎部件6p可以有幾種實施形式，例如可以是固定的實心板、支架或者柵板。在基礎部件6p上還可以錨固上其它部件，例如電機2或者徑流式渦輪壓縮機3。採用一個基礎部件6p使電磁徑向軸承5可以彼此非常精確地，特別是精確對正地設置。徑向軸承5共同布置在基礎部件6p上具有的優點是，儘量減小由於受到拉力、壓力或剪切力或者由於溫度影響而產生的徑向軸承的相對移動。此外，這樣的布置可以將渦輪壓縮機裝置非常迅速地安裝到可以運行的程度。在如圖1所示的公知的布置中，必需將兩個單獨的設備，電機2和徑流式渦輪壓縮機3分開地安裝，並以一種費時的方法精確地彼此對正，以使軸2a和3a對正。儘管花費很大功夫，電機2和／或徑流式渦輪壓縮機3或者其徑向軸承例如由於所作用的力、基座的移動或者溫度的變化，還是會引起相對移動的。
通過電磁徑向軸承所產生的支承力比通過公知的液壓軸承所產生的力要小得多。因此，電磁徑向軸承的彼此精確的定位以及防止徑向軸承的相對移動也是有著中心的意義的。電磁徑向軸承通常這樣工作，它將軸支撐在徑向軸承的幾何中點。徑向軸承的相對移動導致徑向軸承受到相當大的力，以便使軸保持在幾何中點。因為電磁徑向軸承很快就可達到一種磁飽和狀態，在這種狀態下，徑向軸承提供很小的力支撐軸。這種效應減小了渦輪壓縮機裝置的運行可靠性，在極端的情況下，電磁軸承不再能夠支撐軸。因此，在使用電磁徑向軸承時很重要的是使這些軸承布置成儘可能精確地對正，而且在設置時要儘可能防止在渦輪壓縮機裝置運轉時徑向軸承彼此之間的相對移動。所以，使電磁徑向軸承在共同軸13的縱向方向上彼此隔開較大的距離也是有利的。在圖1所示的公知的實施形式中，在中間的兩個徑向軸承5彼此的間隔較小，所以，在中間的這兩個軸承相互移開的情況下出現了如下的問題，在徑向上產生了彼此相對作用的力，這使得還在支撐著的電磁徑向軸承的負荷減小或者完全消失。
圖7所示的渦輪壓縮機裝置1與圖4所示的渦輪壓縮機裝置不同的是，其帶有一個單獨冷卻的電機2。在該實施方式中，在徑流式渦輪壓縮機3的壓力部分與電機2之間設置有雙密封的系統，每個該系統包括乾式氣密部件19和在其後面的密封件20，在兩個密封件19和20之間設置一個穿過殼體壁6的流出口21，該流出口為一個排出口(排入到沒有氣體燃燒裝置的大氣中的出口)或者一個火舌口(排入到帶有氣體燃燒裝置的大氣中的出口)。電機2具有一個單獨的與徑流式渦輪壓縮機3通過密封件19和20隔開的冷卻循環。該冷卻循環包括一個連接管11和一個冷卻器22。冷卻電機2的冷卻氣流9在定子2c與轉子2d之間沿著縱向流動，在電機2的一端部區域9b流出殼體6，進入連接管11，在流過冷卻器22和其後面的連接管11之後，在電機2的另一端重新流入殼體6。這一循環的其它部件在圖中未示出，例如一個驅動冷卻氣體的設備。一個進入管9d供給附加的冷卻氣體，例如用於補充經排出管21流走的冷卻氣體。非腐蝕性氣體，例如氮適合於用作冷卻氣體。因此，圖7所示的裝置在如下的情況下是有利的，例如，當低壓下的處理氣體不能用於冷卻電機2時，或者當處理氣體具有腐蝕特性或者不乾淨(例如流動的氣體不純)時，在這種情況下，電機2的部件，例如電機軸2a或電氣絕緣件可能會受到損害。電機2的冷卻循環可以這樣來設計，使該循環處於大氣壓力的範圍，或者略高於大氣壓力。正如在圖7中示出的，該冷卻循環可以這樣設計，一小部分冷卻氣流9通過密封件20到達出口21。這樣仍然可以保證冷卻氣流9不由外部氣體汙染。在圖7所示的實施形式中，還有一小部分處理氣體8經過密封件19流到出口21。出口21可以後接一個所謂火舌口或者排出口，以使出口21處的氣體在非燃燒的狀況下流出(排出)或者經過一個後接的燃燒裝置(火舌口)排出口，特別是排入大氣。
圖7所示的實施形式的一個優點在於，冷卻氣體9的壓力較小和／或可採用一種有利於處理的或者說處理起來沒有問題的氣體作為冷卻氣體，特別是一種無腐蝕特性的氣體。
按照本發明的渦輪壓縮機裝置1的優點在於，電機2和徑流式渦輪壓縮機3可以與相應的殼體部分6e、6f預先組裝，因此，渦輪壓縮機裝置1可以作為一個殼體6或者作為一個單元運送到組裝現場，並在那裡組裝。
在圖3、4和7中在殼體6之外延伸的管路11、12以及相聯的部件22在其它的實施形式中也可以設置在殼體6內。
權利要求
1．一種渦輪壓縮機裝置(1)，該渦輪壓縮機裝置包括一電機(2)、一多級徑流式渦輪壓縮機(3)以及一共用軸(13)，該軸(13)的一部分構成電機(2)的轉子(2b)，該軸(13)的另一部分構成徑流式渦輪壓縮機(3)的轉子(3e)，所述轉子(3e)包括一壓縮機軸和與該軸連接的壓縮機葉輪(3b)，為了支撐軸(13)，在軸(13)延伸的方向上彼此隔開地設置若干電磁徑向軸承(5)，在電機的轉子(2b)與壓縮機葉輪(3b)之間設置一個單獨的電磁徑向軸承(5)，電機(2)、徑流式渦輪壓縮機(3)、軸(13)以及徑向軸承(5)都布置在一個共同的殼體(6)內，該殼體相對於外部密封，其特徵在於殼體(6)由幾個部分殼體(6e、6f、6g)構成，這些部分殼體彼此連接在一起，電機(2)布置在一個部分殼體(6f)內，徑流式渦輪壓縮機(3)布置在一個部分殼體內(6e、6f)，電機(2)的轉子(2b)和徑流式渦輪壓縮機(3)的轉子(3e)可通過一個布置在電機(2)的轉子(2b)與壓縮機葉輪(3b)之間的連接器(4)連接形成一個共用軸。
2．如權利要求1所述的渦輪壓縮機裝置，其特徵在於所述至少一部分殼體(6e、6f、6g)具有一布置在連接器(4)區域內的一可封閉孔(23a)。
3．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置，其特徵在於連接器(4)在軸向上布置在兩部分殼體(6e、6f、6g)的連接點(6k、6l)的區域。
4．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於徑向軸承(5)支撐在一個共同的基礎部件(6p)上。
5．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於其內布置電機(2)、徑流式渦輪壓縮機(3)、軸(13)和徑向軸承(5)的共用殼體(6)包括一基礎部件(6p)，徑向軸承(5)支撐在該基礎部件上。
6．如權利要求4或5中任一項所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於殼體(6)的內側的一部分構成所述基礎部件(6p)。
7．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於連接器(4)具有非常高的剛性，以便使軸(13)在縱向上的剛性非常高而且均勻。
8．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於一多級的徑流式渦輪壓縮機(3)布置在電機(2)的轉子(2b)的兩側，各級渦輪壓縮機(3)具有一轉子(3e)。
9．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於所述共同的殼體(6)具有一從外部通入徑流式渦輪壓縮機(3)的導入管路(6c)和排出管路(6d)，以便使布置在殼體(6)外面的設備與徑流式渦輪壓縮機(3)流體連通。
10．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於電機(2)設計為一臺阻止抽吸壓力的電機，電機(2)在其抽吸端與徑流式渦輪壓縮機(3)的確定的級(3c、3d)的入口流體連通，而電機(2)的另一端與徑流式渦輪壓縮機(3)或下一級徑流式渦輪壓縮機(3)的確定的級(3c、3d)的出口流體連通，所述確定的級(3c、3d)優選第一級(3c)。
11．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於在電機(2)與布置在電機(2)的抽吸端的徑流式渦輪壓縮機(3)之間不布置密封系統(19、20)。
12．如權利要求1-10中任一項所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於在徑流式渦輪壓縮機(3)與電機(2)之間布置一個密封系統(19、20)，電機(2)具有一冷卻循環通路(22、11)。
13．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於在軸(13)的縱向上，特別是在電機(2)與徑流式渦輪壓縮機(3)之間布置一個作用於軸(13)的徑向軸承(7)。
14．如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置(1)，其特徵在於沿著軸(13)布置用於監測軸(13)的位置的傳感器(16a、16b、16c)，並設置一個控制和調節設備(17)，其與傳感器(16a、16b、16c)信號傳導地連接，電磁徑向軸承(5)具有電磁線圈(5b)，其與控制和調節設備(17)信號傳導地連接。
15．包括一臺如前述任一權利要求所述的渦輪壓縮機裝置的設備。
全文摘要
一種渦輪壓縮機裝置(1),其包括一電機(2)、多級徑流式渦輪壓縮機(3)和一共用軸(13),軸(13)的一部分為電機的轉子(2b),其另一部分為徑流式渦輪壓縮機的轉子(3e),徑流式渦輪壓縮機的轉子(3e)包括一壓縮軸(3a)和壓縮機葉輪(3b),在軸(13)的延伸方向上彼此隔開地設置若干用於支撐軸(13)的電磁徑向軸承(5),電機、徑流式渦輪壓縮機、軸和徑向軸承設置在一個共同的殼體(6)內,該殼體由幾個部分殼體(6e、6f、6g)構成,彼此固定。電機(2)設置在部分殼體(6f)內,徑流式渦輪壓縮機(3)在部分殼體(6e、6g)內,電機(2)的轉子(2b)和徑流式渦輪壓縮機(3)的轉子(3e)通過一個設置在轉子(2b)與葉輪(3b)之間的連接器(4)連接成一個共同的軸。
文檔編號F04D29/42GK1281101SQ0012011
公開日2001年1月24日 申請日期2000年7月17日 優先權日1999年7月16日
發明者D·格羅布, J·C·普拉德託, D·德斯布爾格 申請人:蘇舍渦輪股份公司