[發明專利]流體機械

有效

• 申請號: 200980115302.0
• 申請日: 2009-04-29
• 公開（公告）號: CN102016322A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: T·尼休斯
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F04D15/02
• 分類號: F04D15/02;F04D27/02;F04D29/057;F04D29/058;F04D29/059
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 宣力偉;梁冰

技術領域

本發明涉及一種流體機械(尤其是泵或壓縮機)，用來提高過程流體的壓力，此流體機械具有渦輪機，它提高了過程流體的壓力；還具有驅動器，它驅動渦輪機，其中渦輪機具有轉子，它承載著渦輪機的旋轉的流動引導元件；還具有至少一個軸向軸承，它構成為磁軸承，并且轉子借助它實現支承；還具有至少兩個徑向軸承，即構成為磁軸承的第一徑向軸承和第二徑向軸承，轉子借助它們實現支承，在它們之間設置有渦輪機。

背景技術

這種流體機械從PCT/EP2007/051393中已知。這種機器的特別應用領域是壓縮天然氣，天然氣不再借助平臺從海洋地層中運送出來，而是直接在海底在海底壓縮，并借助相應的管線優選引到陸地工作站上。這種應用情況在經濟方面具有很大的吸引力，因為可以省下傳統的平臺，相應地也省下了它巨大的運轉費用。

目前，昂貴的研發項目尋找用于壓縮單元的解決方案，它能勝任海面下密封的惡劣條件。污染性的、化學腐蝕性的過程流體處于在持續下降的、波動的壓力之下(用來進行壓縮)，除了這一困難外，它還會部分液態地出現，并且會部分氣態地出現，而且輸向壓縮單元自然非常困難，因此此單元優選是無需維護的或具有100％的可用性。此外，過程介質與環境介質一樣是具有化學腐蝕性的，并基于保護環境的目的不應該在過程介質和環境介質進行交換，也不能在其它的工作流體和環境介質之間進行交換。

這種流體機械的轉子的支承是一個特別的挑戰，此流體機械優選應該不需要工作流體，因為可能的準備工作或與地面工作站的交換是很費事的。

此外，轉子的支承還必須滿足可用性、故障可靠性和緊急運行性能的高要求。在轉子重達幾噸的情況下，并在轉速達每分鐘20000轉的情況下，對這種支承提出很高的要求，因此在這種位置上磁軸承是優選的，既用于徑向支承，也用于軸向支承。磁性支承的另一優點是，還可實現封裝，因而此機組也可被過程流體從周圍沖刷。此外，磁軸承不需要工作流體，此工作流體會把環境介質或過程流體污染。

發明內容

從描述的要求和問題中得出本發明的目的，即提供一種前述類型的流體機械，它配備了軸承，它在維護成本很低且可用性特別高的情況下，甚至在動態負載的情況下，在保持持久的使用壽命以及出色的緊急運行性能的同時，實現可靠的運行。

此目的通過前述類型的流體機械得以實現，它具有在權利要求1的特征部分中引用的特征。

按本發明的輔助軸承的結構具有特別的優點，為只徑向的支承選擇堅固的滑動軸承，它在接觸面上可這樣選擇，即只產生更低的表面負載。借助優選25/100mm至3/10mm的徑向的軸承間隙，機器足夠耐污染，并且對于在運轉中產生的振動，在輔助軸承的位置處為轉子留有足夠的空間，或者帶動輔助軸承。

除了出現的徑向力以外，滾動軸承還可承受軸向力，因此在這種位置上可為復雜的支承任務產生緊湊的機器。在此，滾動軸承的內徑優選相對轉子設置有約25/100mm至3/10mm的徑向間隙，在軸向方向上，約5/10mm至6/10mm的間隙總和是適宜的。

為了還在節省任何一種潤滑劑的情況下無損壞地接收出現的軸承負載，適宜的是，滾動軸承構成為球軸承，既可接收軸向的軸承負載，也可接收徑向的軸承負載。

滑動軸承的優選實施例規定，它由鋼材制成，并相應地尤其不會由于暴露于腐蝕介質而被損壞。

為了在機器故障或跳閘(Trip)的情況下，例如很大的振動不會損壞滑動軸承，適宜的是，滑動軸承的滑動面是分成區段的，并彈性地支承單個的區段。

流體機械的驅動器優選構成為電動機，因此尤其可實現水下運轉。這種電動機優選位于具有渦輪機的軸上，并與它一起構成唯一的轉子。這種結構是尤其緊湊的。

電動機和渦輪機的共同的旋轉軸線的豎直布置帶來了很大的優勢，因此尤其徑向軸承的軸承負載可下降到最低水平，因為不再需要接收轉子的重力。

此結構還對徑向的輔助軸承的尺寸有利，它即使在例如每分鐘12000轉怠轉也不會被損壞，而是可以重復承擔此負載，而不需任何潤滑劑。

如果徑向軸承和軸向軸承設置在轉子的上方端部上，徑向軸承設置在轉子的下方端部上，同時構成為滑動軸承的輔助軸承設置在轉子的下方端部上，并且構成為滾動軸承的輔助軸承設置在轉子的上方端部上，則此豎直布置發揮了特別的優點。當然，與位于上方的滾動軸承位相比，位于下方的滑動軸承承受著更大的污染負擔，其中滑動軸承更適合于這種不利的運行條件。