專利名稱：帶有可變空氣動(dòng)力輪廓的電動(dòng)壓縮機(jī)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離心電動(dòng)壓縮機(jī)單元，更特別的是，涉及整體型離心壓縮機(jī)單元，其中壓縮機(jī)和用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電機(jī)裝置固定在公共的外殼中，該外殼密封由壓縮機(jī)處理的氣體。
背景技術(shù)：
常規(guī)的整體型壓縮機(jī)單元包括通常由電驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成的電機(jī)裝置和包括取決于應(yīng)用的一個(gè)或多個(gè)壓縮級(jí)的離心壓縮機(jī)。各個(gè)壓縮級(jí)包括安裝在由轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸上的葉輪，轉(zhuǎn)子本身由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在一些應(yīng)用中，并且尤其是在低壓應(yīng)用中，已經(jīng)提議應(yīng)用包括帶有可變節(jié)距葉 片的輪葉，因此改善壓縮級(jí)作的功以適應(yīng)氣體流速。為了改進(jìn)葉片的方位，應(yīng)用機(jī)械設(shè)備，例如通過在葉片上裝有由蝸桿式設(shè)備驅(qū)動(dòng)的冠齒輪。在殼體之外的電機(jī)用于操作控制葉片方位的機(jī)械設(shè)備。這樣的配置要求在回轉(zhuǎn)機(jī)械的主體內(nèi)構(gòu)造孔并由此使用密封設(shè)備。現(xiàn)在，在壓縮機(jī)的殼體中設(shè)置孔很大地限制了壓縮機(jī)應(yīng)用的范圍，其范圍仍然歸屬于低壓，或某些中壓范圍，這意味著低于大約20bar的壓力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是克服上述缺點(diǎn)，并且提供一種帶有可變空氣動(dòng)力輪廓的整體型電動(dòng)壓縮機(jī)單元，這意味著該單元能夠改變壓縮級(jí)內(nèi)的氣流，并適應(yīng)于更寬的壓力范圍。因此，本發(fā)明提供了一種壓縮機(jī)單元，其包括驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)電機(jī)和包括固定在由轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸上的一組葉輪的至少一個(gè)壓縮級(jí)，包括電機(jī)和一個(gè)或各個(gè)的壓縮機(jī)的整體安裝在公共的外殼中，該殼體對(duì)于由壓縮機(jī)單元處理的氣體具有氣密性。依照該壓縮機(jī)單元的一個(gè)一般性的特征，至少一個(gè)壓縮級(jí)包括用于通過所述級(jí)調(diào)節(jié)氣體流入的進(jìn)入角的至少一個(gè)空氣動(dòng)力元件、和用于控制安裝在公共的外殼中的所述調(diào)節(jié)元件的電機(jī)。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)元件能夠改變到達(dá)或離開葉輪的氣體的氣流角。依照一種第一替換的實(shí)施例，調(diào)節(jié)元件能夠改變到達(dá)至少一個(gè)葉輪的氣流的進(jìn)入角。依照另一個(gè)變化的實(shí)施例，調(diào)節(jié)元件能夠改變離開葉輪的氣體的氣流角，例如朝向霧化器前進(jìn)。因?yàn)榭刂瓶諝鈩?dòng)力元件的電機(jī)結(jié)合到殼體中，在殼體中的本來用于通過機(jī)械調(diào)節(jié)元件的孔可以省去，因此殼體保持密封，允許電動(dòng)壓縮機(jī)單元在高壓下操作。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于這樣的配置，電動(dòng)壓縮機(jī)單元的工作范圍可以擴(kuò)展到大約60 至 80bar。依照另一個(gè)特征，調(diào)節(jié)單元包括在壓縮級(jí)中設(shè)置橫跨氣體通道直徑的葉片。調(diào)節(jié)元件例如可以包括多個(gè)徑向葉片，每個(gè)長(zhǎng)度小于或等于氣體通道的直徑的一半。這樣葉片可以被同時(shí)地例如由機(jī)械設(shè)備，例如一個(gè)或多個(gè)由蝸桿式的設(shè)備驅(qū)動(dòng)的冠齒輪致動(dòng)。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)元件是這樣構(gòu)造的，因此它可以獲得至少三種不同的進(jìn)入角，或者氣流朝向葉輪或離開葉輪的偏離。依照又一個(gè)特征，電動(dòng)壓縮機(jī)單元包括一至三個(gè)壓縮級(jí)，優(yōu)選的是一個(gè)壓縮級(jí)，至少一個(gè)所述級(jí)具有調(diào)節(jié)元件。當(dāng)壓縮機(jī)單元包括幾個(gè)壓縮級(jí)時(shí)，需要提供設(shè)置在各個(gè)級(jí)中的空氣動(dòng)力元件來改
善流動(dòng)。每個(gè)調(diào)節(jié)級(jí)在被處理氣流的方向上包括連續(xù)的氣體供給區(qū)域、壓縮機(jī)葉輪和霧化器。然后調(diào)節(jié)元件可以設(shè)置在葉輪的上游。作為可替換的實(shí)施例，它可以設(shè)置在霧化器中。另一個(gè)變化的實(shí)施例包括同時(shí)在壓縮級(jí)的上游安裝調(diào)節(jié)元件、和在霧化器中安裝調(diào)節(jié)元件。依照另一個(gè)特征，電動(dòng)壓縮機(jī)單元還包括在殼體之外的電子控制器并且其通過在防水的導(dǎo)向通道穿過殼體的供給和控制電纜連接到控制電機(jī)。


本發(fā)明的其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過僅非限制性的實(shí)施例和相對(duì)于附圖而做出的下面的描述，將變得顯而易見，其中-圖I是顯示單級(jí)壓縮機(jī)單元的整體設(shè)計(jì)的示意性的視圖；-圖2是圖I的壓縮機(jī)單元的詳細(xì)的視圖，顯示了空氣動(dòng)力調(diào)節(jié)元件；-圖3圖示圖2的壓縮機(jī)單元的變型的實(shí)施例；和-圖4顯示了由壓縮機(jī)單元產(chǎn)生的功率和作功作為確定氣體流速的函數(shù)的變化曲線。
具體實(shí)施例方式在圖I中圖示的電動(dòng)壓縮機(jī)單元基本上包括電機(jī)I,包括例如驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)的變速電機(jī)，其本身以相同的速度驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸3，其上固定有葉輪4?？梢钥闯龅氖?，電動(dòng)壓縮機(jī)單元因此包括由離心的葉輪4組成的單個(gè)壓縮級(jí)，該葉輪吸入從供給管5釋放的氣體，以增加其壓力并將其輸送到出口 5'。在描述的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子2由兩個(gè)端軸承6和7支撐。傳動(dòng)軸3的殼體也是如此，其同樣由兩個(gè)端軸承8和9支撐。因此，利用這樣的配置，轉(zhuǎn)子2和傳動(dòng)軸3由柔性聯(lián)軸節(jié)10連接。然而，即使轉(zhuǎn)子和傳動(dòng)軸由固定聯(lián)軸節(jié)連接，它依然不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。在這種情況下，軸承中的一個(gè)例如7和8可以省略。
然而，所描述的配置是有利的，因?yàn)檫@尤其是通過消除了轉(zhuǎn)子和傳動(dòng)軸對(duì)準(zhǔn)的問題，它顯著地簡(jiǎn)化了壓縮機(jī)單元的組件。還如所示,該電動(dòng)壓縮機(jī)單元還設(shè)置有止推軸承11,其限制在葉輪4旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)傳動(dòng)軸3的軸向移動(dòng)。
最后，該組件，即電機(jī)I和壓縮級(jí)，設(shè)置在公共的外殼12中，該殼體對(duì)于由壓縮機(jī)處理的氣體是密封的。換言之，這里的電機(jī)I處于電動(dòng)壓縮機(jī)單元的進(jìn)氣壓力。圖2描繪了圖I的電動(dòng)壓縮機(jī)單元的詳細(xì)地視圖。該圖顯示了氣體進(jìn)口 5，由此待壓縮的氣體在箭頭F的方向吸入，實(shí)際上葉輪4壓縮氣體并將氣體向下游輸送到霧化器D，在霧化器中氣體減速增壓，直至被輸送到出口。在葉輪4的上游，壓縮機(jī)設(shè)置有調(diào)節(jié)元件13，其以葉片的形式制成，該葉片橫跨穿引在入口 5和葉輪4之間的氣體通道14的直徑。該葉片構(gòu)成了空氣動(dòng)力元件，其使得控制流體的角度和可將其在寬的流速范圍內(nèi)保持最優(yōu)。如所示，該葉片13固定在由控制電機(jī)16旋轉(zhuǎn)的控制桿15上，控制電機(jī)16為例如與電動(dòng)壓縮機(jī)結(jié)合形成的步進(jìn)電機(jī)，這意味著兩者設(shè)置在公用殼體12的內(nèi)部。電機(jī)16從電動(dòng)壓縮機(jī)外獲得電能并且通過中央控制器(未顯示)操縱，其促使電機(jī)旋轉(zhuǎn)并由此以改變電動(dòng)壓縮機(jī)的操作曲線的方式來確定葉片13在通道14中的位置。當(dāng)然，連接控制電機(jī)和中央處理器的供給和控制電纜在導(dǎo)向通道(未顯示)穿過殼體12，所述導(dǎo)向通道密封由電動(dòng)壓縮機(jī)處理的氣體，使得當(dāng)電機(jī)設(shè)置殼體外時(shí)，其保持密封的水平比那些依照目前工藝水平所需要的在機(jī)械設(shè)備穿孔處的密封的水平更優(yōu)。注意到，壓縮機(jī)在入口 5和出口 5'之間包括順序布置的供給區(qū)域A、離心式葉輪4和霧化器D。注意到，這里，空氣動(dòng)力元件13設(shè)置在葉輪4的上游，還可能的是，依照在圖3中所示的變化的實(shí)施例，其位于霧化器的區(qū)域中。參見圖4，其在一方面描繪了由壓縮機(jī)作功變化(曲線a，b，c)，在另一方面描述了性能的變化(曲線a' ,h' , c')，作為相對(duì)公認(rèn)的在電動(dòng)壓縮機(jī)單元入口的流速的函數(shù)，可通過利用可變節(jié)距的設(shè)置最優(yōu)化壓縮機(jī)的空氣動(dòng)力性能，從而享有更寬的流速范圍。特別地，所用的功，從初始位置開始(曲線a)，其中葉片13橫跨通過壓縮機(jī)的氣體流道的整個(gè)軸延伸，可通過改變?nèi)~片的角位置以改進(jìn)氣流的角度，從而改進(jìn)相同壓力下的流速。換言之，氣流的進(jìn)入角的改變?cè)试S壓縮機(jī)的操作曲線平移，從而調(diào)節(jié)其工作范圍。此夕卜，電機(jī)I和壓縮級(jí)3設(shè)置在同一個(gè)殼體12內(nèi)，其密封被處理的氣體,這意味著在電動(dòng)壓縮機(jī)單元內(nèi)，尤其是電機(jī)I和至少壓縮級(jí)3，被浸沒在被處理的氣體中，處于通過供給管5進(jìn)入的氣體的壓力下。電動(dòng)壓縮機(jī)內(nèi)沒有軸輸出密封墊，因?yàn)橹坞姍C(jī)I和支撐葉輪4的軸、以及支撐它們的軸承完全容納在殼體內(nèi)。電動(dòng)壓縮機(jī)單元僅具有承受小壓差的旋轉(zhuǎn)密封，例如曲徑式密封。因此，不會(huì)發(fā)生工作氣體泄漏到大氣的情況，因?yàn)闅んw中的開口就限制于氣體供給管5、氣體輸出管5'、用于控制和提供動(dòng)力給電機(jī)I和16的電纜的導(dǎo)向通道、以及允許不同的部件被插入到殼體中的蓋(未顯示)的周邊。另外，為了限制通風(fēng)損耗，電機(jī)I承受在供給管5處建立的入口壓力，另外，可以建立氣體的循環(huán)以冷卻它。一個(gè)本發(fā)明特別有利的應(yīng)用是在氣體輸送站中，其中在入口和輸送端之間形成的壓力比必須是相對(duì)小的，顯著地小于2，為此，電動(dòng)壓縮機(jī)單元優(yōu)選的是單級(jí)單元或通常包括少于三級(jí)的級(jí)數(shù)。明確地，對(duì)于這類應(yīng)用，其通常期望的具有相對(duì)寬的流速范圍，因此可以提供小或大流速。
然而，當(dāng)然，也可以提供任何其他應(yīng)用，其中期望的是具有相對(duì)寬的流速范圍。此外將要注意的是，對(duì)于包括I至3壓縮級(jí)的電動(dòng)壓縮機(jī)單元，利用空氣動(dòng)力元件用于控制氣流的進(jìn)入角是有利的。然而，這樣的元件可以有利地安裝在單級(jí)電動(dòng)壓縮機(jī)單元中。然而，當(dāng)利用多級(jí)壓縮機(jī)時(shí)，空氣動(dòng)力元件可以固定在第一壓縮級(jí)或者固定在所有級(jí)上。如較早指出的，空氣動(dòng)力元件可以固定到壓縮機(jī)的葉輪的入口，因此改善由葉輪處理的氣流的進(jìn)入角，或固定到霧化器，因 此改進(jìn)氣體的減速，從而改進(jìn)工作范圍。還可能的是，依照另一實(shí)施例，提供一個(gè)空氣動(dòng)力調(diào)節(jié)元件和在霧化器中的一個(gè)調(diào)節(jié)元件，所述空氣動(dòng)力調(diào)節(jié)元件在上游或在葉輪的入口，或者換言之，在壓縮機(jī)的上游。
權(quán)利要求
1.電動(dòng)壓縮機(jī)單元，包括驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子(2)旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)電機(jī)(I)和至少一個(gè)壓縮級(jí)，該壓縮級(jí)包括安裝在傳動(dòng)軸(3)上的一組葉輪(4),其中傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)由轉(zhuǎn)子(2)驅(qū)動(dòng),包括電機(jī)和所述或各個(gè)壓縮機(jī)的整體安裝在相對(duì)于由壓縮機(jī)單元處理的氣體具有氣密性的公用殼體(12)中，其中壓縮級(jí)中的至少一個(gè)包括用于調(diào)節(jié)流入或流出壓縮級(jí)的葉輪的氣流的角度的至少一個(gè)元件(13)、和用于控制固定在公用殼體中的調(diào)節(jié)裝置的電機(jī)(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓縮機(jī)單元，其中調(diào)節(jié)元件包括設(shè)置為橫跨氣體通道的直徑的至少一個(gè)葉片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的壓縮機(jī)單元，其中它包括一至三個(gè)壓縮級(jí)，優(yōu)選的是一個(gè)壓縮級(jí)，至少所述級(jí)的一個(gè)設(shè)置有調(diào)節(jié)元件(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的壓縮機(jī)單元，其中各個(gè)壓縮級(jí)被處理氣體流動(dòng)方向上包括順序布置的氣體供給區(qū)域、壓縮葉輪和霧化器，該調(diào)節(jié)元件(13)設(shè)置在葉輪的上游。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的壓縮機(jī)單元，其中各個(gè)壓縮級(jí)在被處理氣體流動(dòng)方向上包括順序布置的氣體供給區(qū)域、壓縮機(jī)葉輪和霧化器，該調(diào)節(jié)元件(13)設(shè)置在霧化器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的壓縮機(jī)單元，其中各個(gè)壓縮級(jí)在被處理氣體流動(dòng)方向上包括順序布置的氣體供給區(qū)域、壓縮機(jī)葉輪和霧化器，并且還包括設(shè)置在葉輪上游的調(diào)節(jié)元件(13)和設(shè)置在霧化器中的調(diào)節(jié)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之一所述的壓縮機(jī)單元，其中它還包括在殼體外的電子控制器， 所述電子控制器通過在防水性的導(dǎo)向通道穿過殼體的供給和控制電纜連接到電機(jī)。
8.依照前述權(quán)利要求之一所述的電動(dòng)壓縮機(jī)單元，其中電機(jī)和壓縮級(jí)設(shè)置在殼體中使得電機(jī)和壓縮級(jí)的葉輪的至少一部分承受相同的進(jìn)入壓縮級(jí)的氣體的壓力。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電動(dòng)壓縮機(jī)單元，其中該電動(dòng)壓縮機(jī)單元構(gòu)造為在入口和傳送之間提供小于2的壓力比。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電動(dòng)壓縮機(jī)單元，其中該電動(dòng)壓縮機(jī)單元能夠在 60bar或更高的入口壓力下操作。
全文摘要
一種壓縮機(jī)單元，其包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電機(jī)、和至少一個(gè)包括一組安裝在由轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸上的葉輪的壓縮級(jí)，包括電機(jī)和所述或各個(gè)壓縮機(jī)的組件安裝在公共外殼中，該殼體對(duì)于由壓縮機(jī)單元處理的氣體是氣密性的。壓縮元件中的至少一個(gè)包括用于調(diào)節(jié)由所述級(jí)處理的氣體的流動(dòng)角度的至少一個(gè)空氣動(dòng)力元件(13)、和用于控制安裝在公用殼體中的調(diào)節(jié)元件(13)的電機(jī)(16)。
文檔編號(hào)F04D29/00GK102619766SQ201110463240
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
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