[发明专利]压缩机中空轴内布置有扭转柔性连接器的电动压缩机单元

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮压缩机或电动压缩机，尤其涉及整体电动压缩机单元。整体压缩机单元包括密封壳，其中布置有电机和例如具有多级的压缩机单元，其包括被由电机转子驱动的从动轴支撑的多个压缩机叶轮。

背景技术

最初提出了通过刚性连接器将从动轴和转子连接，轴承支撑在电动压缩机单元的轴线的两端及其中部。

但是，在装配上这种结构需要很好地对齐转子和从动轴。因此提出通过柔性连接器将转子和从动轴连接，以省却对齐问题。此外，这种方案允许转子和从动轴保持自身的振动模式，因为两者保持机械结构独立。在这点上可以参考文献WO2004/083644，其中描述了这种布置。为了将压缩机从壳内取出进行保养操作，需要经由壳内的径向开口接触到柔性连接件。这些径向开口，即使它们安装有密封盖，也可能引起壳内容纳的气体泄漏。

当压缩气体是易燃气体时，由于与环境空气混合，泄漏可能会引起爆燃。因此这种涡轮压缩机的密封需求是限制这种电动压缩机设计的十分严格的规则的原因。

此外，使用的柔性连接器，通常是隔膜型的，增加了电动压缩机单元的轴向凸出量(通常相对于具有凸缘的刚性连接器是35到40厘米的量)，而这里也成为薄弱区域，因为它们仅能承受轴向上有限的拉伸或压缩应力。

为了允许在轴上作用大的轴向力，因此这种柔性连接器的使用意味着在电机的转子上的至少一个轴向支座和固定到从动轴的另一个轴向支座。

发明内容

本发明的目的是提出一种轴向结构紧凑的整体式涡轮压缩机单元，其轴向刚度足够使用仅仅一个轴向支座而不限制所施加的轴向力，该电动压缩机单元的构造能够减少气体泄漏，并允许为了保养操作目的而实现简易拆装。

为了这一目的，电动压缩机单元包括电机和压缩机，两者安装在公共的能够密封待压缩气体的壳内。电机包括转子，其可转动地连接到压缩机的转子。压缩机的转子包括主轴和与主轴共轴的连接轴，连接轴至少部分布置在主轴内以与主轴径向分离并包括用于与主轴连接的连接区域。

在一个实施例中，电动压缩机单元是离心式电动压缩机单元。离心式压缩级由主轴支撑。

根据本发明的另一个特征，电动压缩机单元包括支撑主轴的至少两个轴承，连接轴越过其中一个轴承延伸，即穿过轴承。

优选地，连接轴越过支撑主轴的轴承延伸，也越过一个或多个压缩级，即越过一排或多排压缩机叶片。根据优选实施例，连接轴越过主轴的所有压缩级延伸。

电动压缩机单元优选包括支撑电机转子轴的至少两个轴承，两个轴承支撑压缩机的主轴，并包括单个轴向支座，其布置在电机转子轴或主轴上。

轴向支座的飞轮可以轴向布置在连接区域(包括连接区域的周围)和主轴的叶片之间。

根据另一个实施例，压缩机没有轴向支座，轴向支座连接到电机的转子。

优选地，电动压缩机单元包括能够在连接区域将连接轴轴向地且可转动地固定到压缩机的主轴的可拆卸的附加部件。

优选地，可拆卸的附加部件构造为能操作而从在壳的一个轴向端部的进出处拆掉。

根据优选实施例，轴向支座飞轮通过可拆卸的附加部件绕横向主轴的一部分安装。

根据有利的实施例，电动压缩机单元包括轴向支座，轴向支座包括与一部分主轴一体的飞轮。

根据优选实施例，电动压缩单元包括低压气体进口和比低压进口轴向上更靠近电机的高压气体出口，分开主轴和连接轴的径向空间具有能允许气体离开电机朝向低压进口区域自然流动的宽度。

优选地，主轴包括连接主轴外部和径向空间的一个或多个径向孔。

优选地，主轴包括连接径向空间和主轴外部的至少一个第一径向孔或一组第一组径向孔，这个或这些孔形成在一排叶片上游的主轴的外部。

根据优选实施例，第一径向孔或第一组径向孔形成在连接区域和第一压缩级之间，第一压缩级是在离电机最大距离处的一排叶片。

在优选实施例中，第一径向孔或第一组径向孔可以特别形成在支座和第一压缩级之间。

优选地，主轴还包括形成在轴向平衡活塞和径向轴承之间的至少一个第二径向孔或一组第二组径向孔，径向轴承是最接近电机并支撑主轴的径向轴承。

根据优选实施例，电动压缩机单元的外壳没有特别设计为提供在各种轴之间的连接的径向开口。

特别地，电动压缩机单元的外壳可以具有单个径向开口，仅仅用于待压缩气体的进口和出口的开口，即未压缩气体进口和压缩气体出口，以及用于气体二次流动的再流通的可选的气体分支连接，以便例如优化电机的冷却。