[发明专利]具有冷却系统的涡轮压缩机组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮压缩机组件。

背景技术

已知涡轮压缩机组件，其通常包括：转子；轴承区段，该轴承区段包 括轴承和轴承间隙；马达区段，该马达区段具有马达，马达具有定子和马 达间隙；以及冷却系统，该冷却系统用于冷却轴承区段和马达区段或者该 组件的其它相关部件。这种冷却系统通常包括至少一个入口阀，用以通过 在每个区段中的不同的流体通道将加压的冷却流体供应至轴承区段和马 达区段。

从美国专利No.6,464,469已知这种已知的涡轮压缩机组件。在该文献 中公开的涡轮压缩机包括起到冷却系统的作用的离心式涡轮压缩机、转 子、电动马达以及包括多个电磁径向轴承的轴承区段。涡轮压缩机包括一 个入口及出口流体通道，用于以流体传导的方式连接涡轮压缩机。涡轮压 缩机还包括入口阀，用于将冷却流体供应至径向轴承和轴向轴承并且然后 供应至电动马达区段。该实施方式具有如下的缺点，即：其需要冷却流体 的大的循环流量以便获得期望的冷却效果。

通常，通过马达间隙的冷却流体的流量是由通过轴承间隙的需要的 冷却流量来确定。然而，在这种涡轮压缩机组件中，在轴承区段中的冷 却间隙处的诸如压力、温度等参数可能与马达间隙的相应的参数不同。 这样使得与期望相比更大地增加了通过马达区段的冷却流体的流量，由 此增加了循环流量。这些较高的循环流量进而降低了涡轮压缩机组件的 压缩机的性能。

发明内容

本发明的目的是通过降低循环流量来改善涡轮压缩机组件的效率。

该技术问题由本发明提供的涡轮压缩机组件来解决。所述涡轮压缩 机组件沿转子的轴线分成至少三个区段：轴承区段，所述轴承区段具有 至少一个主动磁轴承以便支承所述转子；马达区段，所述马达区段包括 马达，所述马达具有沿所述转子的轴线设置的定子，其中，所述定子包 围形成在所述定子与所述转子之间的周向马达间隙；压缩机区段，所述 压缩机区段具有用于压缩冷却流体的压缩机；其中，所述涡轮压缩机组 件还包括：共用的气密壳体，所述共用的气密壳体包围所述转子、所述 轴承区段、所述马达区段和所述压缩机区段；以及具有入口的冷却系统， 所述冷却系统用于将加压的冷却流体经定位在所述轴承区段与所述马 达区段之间的流体通道供应至所述轴承区段和所述马达区段；其特征在 于，所述冷却系统还包括节流装置，所述节流装置邻近所述马达间隙定 位，用以限制从所述流体通道至所述马达间隙的冷却流体的流量。

通过将节流装置置于涡轮压缩机组件中来调节从轴承区段至马达 间隙的冷却流体的流量，允许了在轴承区段处保持较高的流量，由此消 除了使通过压缩机区段的流体循环增加的需要。这样进而改善了涡轮压 缩机组件的效率。

根据优选实施方式，节流装置邻近用作至马达间隙的冷却流体流的 进口定位。这样限制了从流体通道到达马达间隙的流量，从而确保了到 达轴承区段的流量增加。

根据另一优选实施方式，涡轮压缩机组件包括：附加入口，该附加 入口将加压的冷却流体经定位在轴承区段与马达区段之间的附加流体 通道供应至马达间隙；以及流体连接部，该流体连接部位于流体通道与 马达间隙之间，其中，节流装置定位成使其限制通过流体连接部的流量。 这样有助于实现用于冷却马达区段所需要的期望的流量。

根据另一优选实施方式，附加流体通道邻近马达区段定位。这样如 通过冷却流体的压力条件来确定，使得马达区段的冷却与冷却需求直接 成比例。

根据另一优选实施方式，冷却系统还包括在与来自所述流体入口的 冷却流体的供应方向相反的方向上将加压的冷却流体供应至轴承区段 中的轴承间隙的流入口。这样使得能够将大量的冷却流体直接供应至轴 承区段，以确保改善轴承区段中的所有部分的冷却。

根据另一优选实施方式，围绕推力盘的冷却流体通过轴承区段中的 通路向外流动至附加流体通道，其中，该通路形成在轴承区段的径向延 伸部分中并且通向附加流体通道。这样使得可以利用顶部轴承区段的直 径来允许对整个轴承装置进行必需的冷却。

根据另一优选实施方式，压缩机区段邻近马达区段设置，其中，压 缩机区段接收来自马达间隙的冷却流体并且将压缩的冷却流体经至少 一个入口供应至轴承区段和马达区段。这样使得能够形成与压缩机的连 续流体连接，以便将冷却流体压缩至高压。