[发明专利]涡轮压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮压缩机，所述涡轮压缩机具有第一和第二压缩机级。压缩机级分别具有压缩机轮，所述压缩机轮设置在共同的轴上。所述轴在此非接触地被支承。

背景技术

在现有技术中公开了本文开头所述种类的涡轮压缩机。借助于多级压缩，可以在预定体积流时比单级压缩实现气态介质更高的压缩。

此外公开了，相应压缩机级的压缩机轮布置在共同的轴上，以便减少部件数。

此外公开了，用于小体积流的压缩机必须高转速地运行。但是这样高的转速可能在支承可动部件时产生问题，从而必须部分地动用耗费的、耐高转速的支承装置。对于这种应用公开的是，使用磁轴承。

但是磁轴承具有一系列缺点。磁轴承制造耗费很高并且昂贵，因为磁轴承一方面需要很多构件，另一方面必须高精度地制造。此外，磁轴承很难调整，从而磁轴承在装配方面也很费事。磁轴承的另一缺点是，磁轴承需要电流来运行，并且在电流中断时可能损害轴承。

本文开头所述种类的具体的、预先已知的装置是丹佛斯Turbocor，所述丹佛斯Turbocor具有两级、半密封的离心压缩机和非接触式磁轴承。两个叶轮没有传动装置地设置在共同的轴上。丹佛斯Turbocor可以在18000到48000转/分钟的转速范围上运行。两个叶轮大致设置在轴向长形延伸的轴的端侧四分之一处。轴借助于三个磁轴承支承，所述三个磁轴承中的两个是径向轴承并且一个是轴向轴承。这种支承装置耗费高并且需要很多空间。

发明内容

因此本发明的任务在于，提出一种本文开头所述种类的涡轮压缩机，所述涡轮压缩机的构件比传统的涡轮压缩机少、构造更紧凑并且装配和维护更简单。

该任务通过根据权利要求1的涡轮压缩机解决。本发明的其他构型是从属权利要求的主题。

本发明的涡轮压缩机具有第一压缩机级，所述第一压缩机级装有第一压缩机轮。这样的压缩机级可以是径流式压缩机、轴流式压缩机、横流式压缩机或者其他已知类型的、以旋转的构件工作的压缩机。

本发明的涡轮压缩机具有第二压缩机级，所述第二压缩机级同样装有压缩机轮。这儿也可以从不同已知的基本原理中选择。所述第二压缩机级连接在所述第一压缩机级下游，从而所述第一压缩机级的出口与所述第二压缩机级的入口流动连接。

所述第一压缩机级和所述第二压缩机级的两个压缩机轮设置在共同的轴上。所述轴非接触地被支承。

根据本发明，所述轴的非接触式轴承设置在所述第一压缩机轮和所述第二压缩机轮之间。非接触式轴承设置在所述第一压缩机轮和所述第二压缩机轮之间的这种布置一方面实现减小作用到所述轴承上的轴向力，另一方面实现了缩短所述轴，因为所述轴的支承装置至少部分地不必设置在所述压缩机级之外。

根据本发明的涡轮压缩机的第一可能的构型，非接触式轴承可以是磁轴承。磁轴承良好地适合于在涡轮压缩机中需要的转速。

根据本发明另一可能的构型，在所述第一压缩机轮和所述第二压缩机轮之间的所述轴承可以是用于支承所述轴的唯一轴承。通过在所述轴承的两侧设置压缩机轮，可以这样设计本发明的涡轮压缩机，使得所述轴承仅仅须承受小的横向力或剪切力和小的轴向力，因为两个压缩机轮作用到所述轴上的力是相反方向的并且互相抵消。

此外，由此实现承载压缩机轮的轴的长度显著地减小。此外，这减小了本发明的涡轮压缩机的惯性并且此外因此减小所需的启动能。

根据本发明的另一可能的构型，所述第一压缩机轮和所述第二压缩机轮可以这样彼此定向，使得压缩机级的各自的入口被设置在所述轴的相对侧上。这特别是可以通过以下方式实现，即，所述压缩机轮背靠背地设置在所述轴上。此外，这样的布置有利于简单装配或者以少的构件构造本发明的涡轮压缩机。

有利地，压缩机轮也可以与轴一体地构成。

根据本发明的另一构型，所述压缩机轮到所述轴承具有基本相同的间距。以这种方式可以将在径向上作用到轴承上的横向力互相抵消，从而所述轴承很大程度上是没有剪切力的。

根据本发明的另一可能的构型，所述轴承可以构造成组合的、非接触的径向-和轴向轴承。由此，在所述涡轮压缩机的运行状态变化时也可以实现所述轴承更高的稳定性。

根据本发明的另一可能的构型，所述轴承在轴侧具有径向凸出的法兰，所述法兰在轴向上至少部分地由壳体侧的轴承构件包围。壳体侧的轴承构件例如可以是磁体。