涡轮压缩机及应用的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种带有至少两个压缩器级的径向涡轮压缩机。马达(5)驱动压缩器级的径向工作轮(12)，其布置在轴(11)上。马达(5)和压缩器级布置在共同的壳体(2)中。介质通过抽吸口(1)进入壳体(2)中，首先流动经过马达(5)且然后被压缩。介质通过吹出口(19)离开壳体。根据本发明，吹出口(19)在轴向上相对于轴(11)的旋转轴线布置在中心。
【专利说明】涡轮压缩机及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带有至少两个压缩器级(Verdichterstufe)的径向润轮压缩机，其中，马达驱动压缩器级的径向工作轮，其布置在轴上，其中，马达和压缩器级布置在共同的壳体中且介质通过抽吸口进入壳体中，其中，介质的一部分被导引通过马达而另一部分流动经过马达，然后两个部分又被聚集在一起、被压缩且通过吹出口(Ausblasoeffnung)从壳体离开。
【背景技术】
[0002]为了输送气体可使用鼓风机或者压缩机。它们基于其结构及其应用领域相区别。与压缩机相比，鼓风机对于较高的输送流量来设计且仅产生较小的压力提升。
[0003]在文件DE 600 16 886 T2中说明了一种鼓风机，其用作空气泵且被用于给气垫、自行车轮胎或者游戏用球充气。由布置在由硬塑料构成的壳体中叶轮(Fluegelrad)来输
送空气。
[0004]压缩机顾名思义针对气体的压缩来设计。在该过程期间，气体在相应的运行条件中也可占据超临界状态。根据本发明的涡轮压缩机优选地被用于输送二氧化碳。在压缩过程中，二氧化碳由气态过渡到超临界状态中，因为临界温度仅为31.(TC而二氧化碳具有比较低的仅73.Sbar的临界压力。有时，二氧化碳在进入压缩机中之前已处于超临界。为了不仅包括气体而且包括超临界的流体，在本发明的范围中提及被压缩的介质。
[0005]压缩机可根据挤压原理(Verdrjingungsprinzip)或者动力学原理工作。在挤压原理中压缩通过包围气体部分且接着减小气体部分的空间实现。根据挤压原理工作的压缩机例如是往复式活塞压缩机或者旋转式活塞压缩机。
[0006]而本发明涉及根据动力学原理工作的压缩机。在动力学原理中气体在工作轮中被极强地加速且通过在后置的扩散器中的减速被压缩。根据动力学原理工作的压缩机叫做涡轮压缩机。
[0007]涡轮压缩机划分成主要结构类型轴向涡轮压缩机和径向涡轮压缩机。在轴向涡轮压缩机中气体在平行于轴的方向上流过压缩机。
[0008]本发明涉及径向涡轮压缩机。气体在轴向上流到压缩器级的工作轮中且然后被离心力在喷嘴式变窄的工作轮间隙中径向向外加速。在工作轮周缘处气体以较大的速度离开工作轮间隙且流到扩散器中。在传统的径向涡轮压缩机中气体在最后的压缩器级之后通过垂直于转子轴线指向的压力接管(Druckstutzen)径向向外流出。
[0009]压缩器级由马达来驱动。电动机包括转子和定子。在本发明中转子和径向的工作轮布置在共同的轴上。
[0010]在现有技术中已知压缩器级和马达分别被自己的壳体围绕的实施方案，其中，马达轴被从马达壳体中弓I出且引入压缩器级壳体中。
[0011]而在本发明中马达和压缩器级布置在共同的壳体中。气体通过抽吸口进入壳体中。未压缩的介质首先流动经过壳体且然后被压缩。在经过压缩器级之后，介质通过吹出口从壳体离开。
[0012]在传统的径向涡轮压缩机中壳体经常水平地分开。在组装时将轴连同工作轮放置到壳体的下半部中。壳体的上半部包含抽吸接管和压力接管，其垂直向外模制在壳体的上半部处。然后将这两个半部组装在一起。通过垂直于轴的旋转轴线向外伸的接管来输入和输出介质。
[0013]涡轮压缩机常常必须被集成在机器体系(Maschinengebaude)内。在此大多要解决空间问题(由于布置大量其它仪器和机器)。此外必须确保涡轮压缩机的很大程度上无振动的运行，以便既不损坏机器本身也不损坏邻近的仪器。对此需要借助于轴向和径向轴承复杂地支承转子。为了补偿工作轮的轴向移位(Axialschub)需要复杂的支承结构。
[0014]在该技术背景下当前的涡轮压缩机设计成使得其由此具有紧凑的和稳定的结构形式并且以简单的和成本有利的方式补偿轴向移位，即吹出口在轴向上相对于轴的旋转轴线布置在中心。
[0015]介质在最后的压缩器级中首先流过径向工作轮且然后被导引到扩散器中。回引通道(Rueckfuehrkanal)将介质引导至轴向的吹出口。
[0016]与传统的涡轮压缩机相比，介质不是通过径向于轴布置的压力接管、而是通过轴向于轴的旋转轴线布置的吹出口离开壳体。壳体实施为紧凑的压力容器，其柱状外壳不具有妨碍的压力接管、而取而代之具有在压力容器的遮盖面处的吹出口。在本发明中所使用的联接法兰(Anschlussflansch)与垂直引离的压力接管相比非常稳定。
[0017]吹出口相对于轴轴向布置在中心导致，介质的排出压力在轴向上作为对出口侧的轴端部的反冲力(Rueckstoss)起作用。由此来补偿轴向移位。
[0018]涡轮压缩机的抽吸口优选地也在轴向上相对于轴的旋转轴线布置在中心。实施为柱状的压力容器的壳体那么在外壳面(Mantelflaeche)处没有任何接管。不仅介质的输入而且输出经由柱状的压力容器的遮盖面实现。遮盖面优选地作为拱曲的底部模制在压力容器的外壳部分处。在底部中在中心引入圆形的抽吸口。在相对而置的底部中在中心引入圆形的吹出口。
【发明内容】
[0019]所说明的压缩机以非常有效的方式压缩导引通过的介质，其中，然而可在马达中释放大量热量。本发明的目的是以简单的且成本有利的方式导出积累的废热。
[0020]涡轮压缩机的工作轮优选地由电动机(其具有转子和定子)来驱动。在压缩机的根据本发明的实施方案中介质被分成两个子流，其中，介质的第一子流被导引经过马达的定子与涡轮压缩机的固定构件之间而第二子流尤其在马达的转子与定子之间被引导通过马达。固定的构件可以是壳体本身或者是与壳体相连接的构件。导引经过的介质吸收热量且因此用于马达的冷却。在经过马达区域之后，两个子流又被联合且进入第一压缩器级中，在其中介质被压缩。在一变型中第二子流也可被导引通过马达的定子。对此必须设置相应的通道。
[0021]在本发明的一有利的设计方案中在马达与工作轮之间布置有轴承、尤其径向和轴向轴承。布置在该部位处防止轴承过热，因为介质还处于未压缩的状态中。
[0022]为了装置的进一步除热提出将表面设计成使得有利于在压缩机的各个构件与介质之间的热传递。在此要将部件的表面粗糙化成使得其扩大，同时可明显地阻止涡旋形成。如果在介质还未压缩的地方来进行该传递，在介质与部件之间的温差非常大，由此有利于该过程。
[0023]本发明非常有利地运用在热泵的使用中，在其中泵吸载热介质。积累的马达热量被输送给该载热介质，由此提升这样的设备的总效率的升高，因为实际上不存在电功率损失。在压缩载热介质时可直接回收马达废热。
[0024]在一有利的设计方案中使用CO2作为载热介质。该气体在化学上不危险且廉价地几乎到处可用。为了应用在热泵中，可以在可特别良好地利用物理特性的临界区域中来操纵它。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]本发明的另外的特征和优点由根据附图的实施例的说明和由附图本身得出。其中:
图1显示涡轮压缩机的轴向剖面，
图2显示介质在涡轮压缩机中的引导路径，
图3显示压缩器级的透视性的图示，
图4显示压缩器级的轴向剖面，
图5显示壳体的透视性的剖示图，
图6a显示径向工作轮的透视性的视图以及 图6b不带盖板地显示径向工作轮的透视性的视图。
【具体实施方式】
[0026]图1显示通过无油的涡轮压缩机(其在该实施例中设计用于输送二氧化碳)的轴向剖面。二氧化碳的引导路径在图2中示出。下面并列参考两个附图，其中在图1中构件被命名而在图2中可识别出引导路径。
[0027]二氧化碳通过抽吸口 I进入涡轮压缩机的壳体2中。二氧化碳在该实施例中在抽吸口 I处有38bar的压力和8°C的温度。二氧化碳分成两个子流3、4。
[0028]还未压缩的二氧化碳流动经过涡轮压缩机的马达5。马达5实施为电动机，其在参考点以141000 U/Min旋转。马达5布置在压缩机的低压侧上。其包括转子6和定子7。转子6的主动部分由柱状的、径向磁化的全磁体(Vollmagnet)构成。磁体由于其机械特性被包套。
[0029]定子7由单独的板构建而成。利用绝缘箔(Isolierfolie)使槽相对铜绕组绝缘。马达5的冷却通过流经的二氧化碳来实现。
[0030]在转子6与定子7之间存在缝隙。内部的子流4流动通过在转子6与定子7之间的该缝隙。为了减小摩擦损失，在缝隙中可插入自由浮动的、轴向支承的套筒8。内部的子流4被导引穿过转子6与浮动的套筒8之间和套筒8与定子7之间并且在此导出热量。因为在套筒8与转子6之间、以及在套筒8与定子7之间的缝隙非常小，出现压力损失，其必须在设计涡轮压缩机时被考虑。
[0031]外部的子流4被引导经过定子7与固定的构件9之间。固定的构件9是内部的承载结构。外部的子流4冷却定子7。沿着绕组头(Wickelkopf)和叠片组(Blechpaket)来引导它。为了调节两个子流3、4之间的比例，在外部的子流4的路径中安装有节流部。97%对3%的外部的子流4对内部的子流3的划分证实为特别有利的。在3%内部的子流的份额情况下可将转子6冷却到大约50°C。
[0032]定子7安装在内部的承载结构处。内部的承载结构在其方面固定在壳体2的主法兰10处。
[0033]转子6的磁体收缩在轴11中。此外，在轴11上固定有三个径向工作轮12。利用两个径向气体轴承(Radial-Gaslager) 13和轴向-气体轴承14来支承轴11。涡轮压缩机完全没有油。
[0034]这两个子流3、4在其进入第一压缩器级中之前被联合。二氧化碳在这三个压缩器级中被压缩到90bar的压力上且排出至吹出口 19。根据本发明，吹出口 19在轴向上相对于轴11的旋转轴线布置在中心。在出口处二氧化碳处在超临界状态中。
[0035]图3显示依次布置的三个径向工作轮12。径向工作轮12彼此平行地布置在轴11上。在此涉及封闭的径向工作轮。二氧化碳在轴向上进入径向工作轮12的进入口 15中而在径向上从排出口 16排出。二氧化碳的压缩根据附图从左向右实现且因此始终在相同的轴向上。
[0036]图4显示通过这三个压缩器级的轴向剖面。二氧化碳在径向工作轮12之后进入扩散器17中且然后继续流动到回引通道18中。在径向工作轮12中给二氧化碳输送动能，其在扩散器17中被转化成压力能。回引通道18将二氧化碳引导至下一压缩器级。根据本发明，二氧化碳在最后的压缩器级中首先流动通过径向工作轮12、然后通过扩散器17且然后通过回引通道18，其将二氧化碳直接引导至吹出口 19，其在轴向上相对于轴11的旋转轴线布置在中心。
[0037]在图5中示出涡轮压缩机的壳体2。壳体2实施为柱状的压力容器。根据本发明，壳体2竖直地分开。其包括主法兰10、抽吸侧的部分20和吹出侧的部分21。吹出侧的部分21由法兰环22、管件23和碟形封头(Kloepperboden) 24共同焊接成一构件。在碟形封头24中心在轴向上伸出有联接件25，其具有通道作为用于二氧化碳的吹出口 19。
[0038]壳体2的抽吸侧的部分20具有碟形封头26。在碟形封头26中心将抽吸口 I引入壳体2中。抽吸口 I和吹出口 19处在轴线A-A’上，其在轴向上在中心横穿柱状壳体2。
[0039]主法兰10承载所有安装件且为引线(DurchfUhrung)、例如馈电线或者温度传感器提供空间。主法兰10在装配中用作基础元件，因为所有安装件被固定在主法兰10处。
[0040]图6a和图6b显示径向工作轮12的构造。图6a显示带有盖板27的组装在一起的状态。在图6b中放弃显示盖板27，以显示径向工作轮12的内部。径向工作轮12的叶片28模制在承载体29处。盖板27被单独制造且安放到带有其叶片28的承载体29上。盖板27整面地与叶片28的上棱边相连接且因此在涡轮压缩机的运行中以与带有其叶片28的承载体29相同的转速旋转。经由轮毂30将径向工作轮12推到轴11上。
【权利要求】
1.一种径向涡轮压缩机，其带有至少两个压缩器级，其中，马达(5)驱动所述压缩器级的径向工作轮(12)，其布置在轴(11)上，其中，所述马达(5)和所述压缩器级布置在共同的壳体(2)中并且介质通过抽吸口(I)进入所述壳体(2)中，其中，吹出口(19)在轴向上相对于所述轴(11)的旋转轴线布置在中心， 其特征在于，所述介质被分成两个子流(3，4)，其中，第一子流(3)流动经过所述马达(5)而第二子流(4)被引导通过所述马达(5)、尤其通过在所述转子(6)与所述定子(7)之间的缝隙，其中，这两个子流(3，4)在其进入第一压缩器级之前被联合，在所述第一压缩器级那里所述介质被压缩且通过吹出口(19)从所述壳体(2)离开。
2.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其特征在于，所述介质在最后的压缩器级中首先流过径向工作轮(12)，其然后被导引到扩散器(17)中且然后回引通道(18)将所述介质直接引导至所述吹出口(19)。
3.根据权利要求1或者2所述的涡轮压缩机，其特征在于，所述抽吸口(I)在轴向上相对于在所述轴(11)的旋转轴线布置在中心。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮压缩机，其特征在于，所述马达(5)的转子(6)和所述径向工作轮(12)布置在共同的轴(11)处。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮压缩机，其特征在于，在所述轴(11)处在所述马达(5)与所述径向工作轮(12)之间布置有径向轴承(13)和轴向轴承(14)，其中，所述径向轴承(13)和轴向轴承(14)被所述介质流经。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮压缩机，其特征在于，所述轴(11)的表面和/或在所述马达(5)与所述径向工作轮(12)之间的区域提供成使得热量传递尤其通过扩大的表面从构件输送到所述介质上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮压缩机，其特征在于，所述壳体(2)竖直地分开。
8.一种热泵，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的涡轮压缩机，其中，积累的马达热量被输送给载热介质。
9.根据权利要求8所述的热泵，其特征在于，所述载热介质在吸收所述马达热量之后被压缩。
【文档编号】F04D29/58GK103917786SQ201280041910
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年8月30日
【发明者】U.韦伦曼, M.弗里德尔, D.I.乌伦豪特 申请人:Ksb股份公司