[發明專利]具有冷卻系統的渦輪壓縮機組件

有效

• 申請號: 201080030992.2
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN102472287B
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 格拉爾德·科倫布利克
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F04D17/12
• 分類號: F04D17/12;F04D25/06;F04D27/02;F04D29/58;F04D29/058
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏金霞;田軍鋒

技術領域

本發明涉及一種渦輪壓縮機組件。

背景技術

已知渦輪壓縮機組件，其通常包括：轉子；軸承區段，該軸承區段包 括軸承和軸承間隙；馬達區段，該馬達區段具有馬達，馬達具有定子和馬 達間隙；以及冷卻系統，該冷卻系統用于冷卻軸承區段和馬達區段或者該 組件的其它相關部件。這種冷卻系統通常包括至少一個入口閥，用以通過 在每個區段中的不同的流體通道將加壓的冷卻流體供應至軸承區段和馬 達區段。

從美國專利No.6,464,469已知這種已知的渦輪壓縮機組件。在該文獻 中公開的渦輪壓縮機包括起到冷卻系統的作用的離心式渦輪壓縮機、轉 子、電動馬達以及包括多個電磁徑向軸承的軸承區段。渦輪壓縮機包括一 個入口及出口流體通道，用于以流體傳導的方式連接渦輪壓縮機。渦輪壓 縮機還包括入口閥，用于將冷卻流體供應至徑向軸承和軸向軸承并且然后 供應至電動馬達區段。該實施方式具有如下的缺點，即：其需要冷卻流體 的大的循環流量以便獲得期望的冷卻效果。

通常，通過馬達間隙的冷卻流體的流量是由通過軸承間隙的需要的 冷卻流量來確定。然而，在這種渦輪壓縮機組件中，在軸承區段中的冷 卻間隙處的諸如壓力、溫度等參數可能與馬達間隙的相應的參數不同。 這樣使得與期望相比更大地增加了通過馬達區段的冷卻流體的流量，由 此增加了循環流量。這些較高的循環流量進而降低了渦輪壓縮機組件的 壓縮機的性能。

發明內容

本發明的目的是通過降低循環流量來改善渦輪壓縮機組件的效率。

該技術問題由本發明提供的渦輪壓縮機組件來解決。所述渦輪壓縮 機組件沿轉子的軸線分成至少三個區段：軸承區段，所述軸承區段具有 至少一個主動磁軸承以便支承所述轉子；馬達區段，所述馬達區段包括 馬達，所述馬達具有沿所述轉子的軸線設置的定子，其中，所述定子包 圍形成在所述定子與所述轉子之間的周向馬達間隙；壓縮機區段，所述 壓縮機區段具有用于壓縮冷卻流體的壓縮機；其中，所述渦輪壓縮機組 件還包括：共用的氣密殼體，所述共用的氣密殼體包圍所述轉子、所述 軸承區段、所述馬達區段和所述壓縮機區段；以及具有入口的冷卻系統， 所述冷卻系統用于將加壓的冷卻流體經定位在所述軸承區段與所述馬 達區段之間的流體通道供應至所述軸承區段和所述馬達區段；其特征在 于，所述冷卻系統還包括節流裝置，所述節流裝置鄰近所述馬達間隙定 位，用以限制從所述流體通道至所述馬達間隙的冷卻流體的流量。

通過將節流裝置置于渦輪壓縮機組件中來調節從軸承區段至馬達 間隙的冷卻流體的流量，允許了在軸承區段處保持較高的流量，由此消 除了使通過壓縮機區段的流體循環增加的需要。這樣進而改善了渦輪壓 縮機組件的效率。

根據優選實施方式，節流裝置鄰近用作至馬達間隙的冷卻流體流的 進口定位。這樣限制了從流體通道到達馬達間隙的流量，從而確保了到 達軸承區段的流量增加。

根據另一優選實施方式，渦輪壓縮機組件包括：附加入口，該附加 入口將加壓的冷卻流體經定位在軸承區段與馬達區段之間的附加流體 通道供應至馬達間隙；以及流體連接部，該流體連接部位于流體通道與 馬達間隙之間，其中，節流裝置定位成使其限制通過流體連接部的流量。 這樣有助于實現用于冷卻馬達區段所需要的期望的流量。

根據另一優選實施方式，附加流體通道鄰近馬達區段定位。這樣如 通過冷卻流體的壓力條件來確定，使得馬達區段的冷卻與冷卻需求直接 成比例。

根據另一優選實施方式，冷卻系統還包括在與來自所述流體入口的 冷卻流體的供應方向相反的方向上將加壓的冷卻流體供應至軸承區段 中的軸承間隙的流入口。這樣使得能夠將大量的冷卻流體直接供應至軸 承區段，以確保改善軸承區段中的所有部分的冷卻。

根據另一優選實施方式，圍繞推力盤的冷卻流體通過軸承區段中的 通路向外流動至附加流體通道，其中，該通路形成在軸承區段的徑向延 伸部分中并且通向附加流體通道。這樣使得可以利用頂部軸承區段的直 徑來允許對整個軸承裝置進行必需的冷卻。

根據另一優選實施方式，壓縮機區段鄰近馬達區段設置，其中，壓 縮機區段接收來自馬達間隙的冷卻流體并且將壓縮的冷卻流體經至少 一個入口供應至軸承區段和馬達區段。這樣使得能夠形成與壓縮機的連 續流體連接，以便將冷卻流體壓縮至高壓。