[发明专利]流体能量机械

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体能量机械，尤其是压缩机或泵，其具有壳体、马达、至少一个工作轮、至少两个径向的轴承、至少一个沿着轴的纵向轴线延伸的轴，该轴承载着所述至少一个工作轮以及马达的转子，其中，所述轴支承在所述径向的轴承中，其中，所述马达具有在马达的区域内至少部分地包围所述转子的定子并且在所述转子和所述定子之间以及在所述转子和所述径向的轴承之间形成沿着圆周方向并且沿着轴的纵向轴线延伸的缝隙，该缝隙至少部分地用流体进行填充。

背景技术

这种流体能量机械是当前特别密集的研究努力的目标，因为其提供了无密封件的实施方式的可能性。通常构造成电驱动装置的马达以及流体能量机械的工作轮例如压缩机工作轮能够与周围环境气密封闭地共同布置在一个唯一的壳体中，使得轴不需要通向外面。无密封件在上下文中意味着没有轴密封件必须相对于周围环境密封位于运动的部件和静止的部件之间的缝隙。然而，例如在工作轮的范围内需要可能的密封件，并且所述密封件通常构造成迷宫式密封件。所述马达的转子和定子由过程流体包围，因为在壳体中优选在压缩机和马达之间也没有设置轴密封件。相应地，过程流体位于转子和静止的部件之间的-也就是在马达的定子和转子之间的，在轴承和捕获轴承中的-缝隙中。如果转子或缝隙管遭受振动激励，该振动激励在圆周位置上改变了环绕的缝隙之一中的缝隙高度并且在转子和缝隙管之间的缝隙中的流体具有显著的圆周速度，那么缝隙高度在所形成的库艾特流中的局部降低引起了加速，该加速根据伯努利流动定律引起局部的压力降低，从而除了受激励地降低缝隙高度之外，还出现了降低缝隙高度的力的增强。所述空气动力学的或者说流体动力学的力随着流体密度的增加而增加，并且会在足够的值时引起旋转的和静止的部件之间的接触并且甚至会引起损坏。一定要阻止所述流体能量机械的可支配性的这种降低。

由WO 97/08808已经公开了一种缝隙管马达，该缝隙管马达具有至少一个无轴承的马达并且驱动泵的布置在侧面的叶轮。在那里介绍的装置仅仅适合于运行较小的流体能量机械，因为相应布置在自由的轴端部上的工作轮在转子动力学方面在尺寸和重量方面受到限制。以所描述的方式不能考虑多级的构造。缝隙流中的流体动力学的不稳定性没有作为问题提出。

发明内容

从前面所描述的问题出发，本发明的任务是提供开头所述类型的流体能量机械，该流体能量机械具有特别高的可支配性，其中在大型流体能量机械中尤其应该改善运行可靠性。

本发明借助于权利要求1中额外提出的特征来解决所述任务。引用的从属权利要求包含本发明的有利的改进方案。

工作轮根据本发明理解为旋转的部件，该部件根据机器的使用目的输送过程流体或者由该过程流体驱动。这例如是压缩机的叶轮。在离心式压缩机中，例如能够相应地成一直线地或者背对背地布置多个离心工作轮。借助于特别的受调节装置控制地由定子产生的磁场将力额外地施加到马达的转子上，这种做法负责转子的更可靠的位置以及轴的纵向轴线与缝隙管的同心度的提高的尺度。相应地，不会那么早产生流体动力学的不稳定性的上面所描述的在转子动力学和流体技术方面的现象，或者说能够没有危险地使用其它工作区域。

特别有利地将壳体构造成气密的，其中为由流体能量机械输送的或者驱动流体能量机械的过程流体设置至少一个入口和出口。在这个意义上，本发明将气密的壳体理解为不必设置轴密封件用于将轴从壳体中导出。

按本发明，设置至少一个轴向轴承用于将轴确定地支承在轴向位置中。该轴向轴承优选构造成磁性轴承，就如所述至少两个分开的径向轴承一样。

当然，节省了复杂的轴密封件也带来了这样的缺点，即所述用于布局的马达必须对经常化学侵蚀性的过程流体不敏感。在此，所述过程流体例如可以是天然气，该天然气在海下压缩并且除了化学的侵蚀性外，也还带来强烈波动的压力以及恶劣的污染的困境。

在此，至少有利地保护马达的定子的内部防止过程流体，从而能够在转子和定子之间的缝隙中设置所谓的缝隙管，该缝隙管将由过程流体在周围冲刷转子的空间与布置了定子内部的空间分开。

在此，有利地由单独的冷却系统借助于冷却流体将定子保持在合适的工作温度，其中优选借助于过程流体冷却机械的其余组件。尤其能够借助于过程流体冷却优选构造成磁性轴承的轴承。

在此，对缝隙管提出特别的要求。为了不太强烈地由于定子的交变磁场中感应的涡流加热所述缝隙管，该缝隙管应该是不导电的。此外，该缝隙管必须具有足够的机械稳定性，因为会产生过程流体与定子的借助于缝隙管通常与过程流体分开的冷却流体之间较高的压差。为了可接受的效率，缝隙管的壁厚不得构造得过分厚。此外，所述缝隙管必须相对于过程流体是化学稳定的。