渦輪壓縮的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種渦輪壓縮機(jī)(2)，其具有第一壓縮機(jī)級(jí)(4)和第二壓縮機(jī)級(jí)(6)，所述第一壓縮機(jī)級(jí)具有第一壓縮機(jī)輪(8)，所述第二壓縮機(jī)級(jí)具有第二壓縮機(jī)輪(10)，其中，所述第一壓縮機(jī)輪(8)和所述第二壓縮機(jī)輪(10)設(shè)置在共同的軸(12)上，其中，所述軸(12)非接觸地被支承。為了降低所述渦輪壓縮機(jī)(2)的復(fù)雜度，將所述軸(12)的非接觸式軸承(14)設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)輪(8)與所述第二壓縮機(jī)輪(10)之間。
【專利說明】渦輪壓縮機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種渦輪壓縮機(jī)，所述渦輪壓縮機(jī)具有第一和第二壓縮機(jī)級(jí)。壓縮機(jī)級(jí)分別具有壓縮機(jī)輪，所述壓縮機(jī)輪設(shè)置在共同的軸上。所述軸在此非接觸地被支承。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中公開了本文開頭所述種類的渦輪壓縮機(jī)。借助于多級(jí)壓縮，可以在預(yù)定體積流時(shí)比單級(jí)壓縮實(shí)現(xiàn)氣態(tài)介質(zhì)更高的壓縮。
[0003]此外公開了，相應(yīng)壓縮機(jī)級(jí)的壓縮機(jī)輪布置在共同的軸上，以便減少部件數(shù)。
[0004]此外公開了，用于小體積流的壓縮機(jī)必須高轉(zhuǎn)速地運(yùn)行。但是這樣高的轉(zhuǎn)速可能在支承可動(dòng)部件時(shí)產(chǎn)生問題，從而必須部分地動(dòng)用耗費(fèi)的、耐高轉(zhuǎn)速的支承裝置。對(duì)于這種應(yīng)用公開的是，使用磁軸承。
[0005]但是磁軸承具有一系列缺點(diǎn)。磁軸承制造耗費(fèi)很高并且昂貴，因?yàn)榇泡S承一方面需要很多構(gòu)件，另一方面必須高精度地制造。此外，磁軸承很難調(diào)整，從而磁軸承在裝配方面也很費(fèi)事。磁軸承的另一缺點(diǎn)是，磁軸承需要電流來運(yùn)行，并且在電流中斷時(shí)可能損害軸承。
[0006]本文開頭所述種類的具體的、預(yù)先已知的裝置是丹佛斯Turbocor，所述丹佛斯Turbocor具有兩級(jí)、半密封的離心壓縮機(jī)和非接觸式磁軸承。兩個(gè)葉輪沒有傳動(dòng)裝置地設(shè)置在共同的軸上。丹佛斯Turbocor可以在18000到48000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速范圍上運(yùn)行。兩個(gè)葉輪大致設(shè)置在軸向長(zhǎng)形延伸的軸的端側(cè)四分之一處。軸借助于三個(gè)磁軸承支承，所述三個(gè)磁軸承中的兩個(gè)是徑向軸承并且一個(gè)是軸向軸承。這種支承裝置耗費(fèi)高并且需要很多空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種本文開頭所述種類的渦輪壓縮機(jī)，所述渦輪壓縮機(jī)的構(gòu)件比傳統(tǒng)的渦輪壓縮機(jī)少、構(gòu)造更緊湊并且裝配和維護(hù)更簡(jiǎn)單。
[0008]該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的渦輪壓縮機(jī)解決。本發(fā)明的其他構(gòu)型是從屬權(quán)利要求的主題。
[0009]本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)具有第一壓縮機(jī)級(jí)，所述第一壓縮機(jī)級(jí)裝有第一壓縮機(jī)輪。這樣的壓縮機(jī)級(jí)可以是徑流式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)、橫流式壓縮機(jī)或者其他已知類型的、以旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件工作的壓縮機(jī)。
[0010]本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)具有第二壓縮機(jī)級(jí)，所述第二壓縮機(jī)級(jí)同樣裝有壓縮機(jī)輪。這兒也可以從不同已知的基本原理中選擇。所述第二壓縮機(jī)級(jí)連接在所述第一壓縮機(jī)級(jí)下游，從而所述第一壓縮機(jī)級(jí)的出口與所述第二壓縮機(jī)級(jí)的入口流動(dòng)連接。
[0011]所述第一壓縮機(jī)級(jí)和所述第二壓縮機(jī)級(jí)的兩個(gè)壓縮機(jī)輪設(shè)置在共同的軸上。所述軸非接觸地被支承。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，所述軸的非接觸式軸承設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)輪和所述第二壓縮機(jī)輪之間。非接觸式軸承設(shè)置在所述第一壓縮機(jī)輪和所述第二壓縮機(jī)輪之間的這種布置一方面實(shí)現(xiàn)減小作用到所述軸承上的軸向力，另一方面實(shí)現(xiàn)了縮短所述軸，因?yàn)樗鲚S的支承裝置至少部分地不必設(shè)置在所述壓縮機(jī)級(jí)之外。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)的第一可能的構(gòu)型，非接觸式軸承可以是磁軸承。磁軸承良好地適合于在渦輪壓縮機(jī)中需要的轉(zhuǎn)速。
[0014]根據(jù)本發(fā)明另一可能的構(gòu)型，在所述第一壓縮機(jī)輪和所述第二壓縮機(jī)輪之間的所述軸承可以是用于支承所述軸的唯一軸承。通過在所述軸承的兩側(cè)設(shè)置壓縮機(jī)輪，可以這樣設(shè)計(jì)本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)，使得所述軸承僅僅須承受小的橫向力或剪切力和小的軸向力，因?yàn)閮蓚€(gè)壓縮機(jī)輪作用到所述軸上的力是相反方向的并且互相抵消。
[0015]此外，由此實(shí)現(xiàn)承載壓縮機(jī)輪的軸的長(zhǎng)度顯著地減小。此外，這減小了本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)的慣性并且此外因此減小所需的啟動(dòng)能。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一可能的構(gòu)型，所述第一壓縮機(jī)輪和所述第二壓縮機(jī)輪可以這樣彼此定向，使得壓縮機(jī)級(jí)的各自的入口被設(shè)置在所述軸的相對(duì)側(cè)上。這特別是可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)，即，所述壓縮機(jī)輪背靠背地設(shè)置在所述軸上。此外，這樣的布置有利于簡(jiǎn)單裝配或者以少的構(gòu)件構(gòu)造本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)。
[0017]有利地，壓縮機(jī)輪也可以與軸一體地構(gòu)成。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)型，所述壓縮機(jī)輪到所述軸承具有基本相同的間距。以這種方式可以將在徑向上作用到軸承上的橫向力互相抵消，從而所述軸承很大程度上是沒有剪切力的。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一可能的構(gòu)型，所述軸承可以構(gòu)造成組合的、非接觸的徑向-和軸向軸承。由此，在所述渦輪壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)變化時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)所述軸承更高的穩(wěn)定性。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一可能的構(gòu)型，所述軸承在軸側(cè)具有徑向凸出的法蘭，所述法蘭在軸向上至少部分地由殼體側(cè)的軸承構(gòu)件包圍。殼體側(cè)的軸承構(gòu)件例如可以是磁體。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一可能的構(gòu)型，將電驅(qū)動(dòng)器和/或發(fā)電機(jī)集成在所述軸承中。以這種方式，所述渦輪壓縮機(jī)開始時(shí)可以借助于電動(dòng)機(jī)被加速并且可以從渦輪壓縮機(jī)中得到電能，例如以便在電流中斷時(shí)實(shí)現(xiàn)所述渦輪壓縮機(jī)的受控的制動(dòng)，而不會(huì)導(dǎo)致非接觸式軸承損壞。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一可能的構(gòu)型，所述軸具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱設(shè)置的、至少單側(cè)敞開的空腔，一轉(zhuǎn)子集成地設(shè)置在所述空腔中，其中，一定子伸進(jìn)所述空腔中。所述定子可以以這種方式非接觸地與所述軸相互作用并且可以實(shí)現(xiàn)非接觸式軸承與電動(dòng)馬達(dá)在緊湊構(gòu)型中的組合，所述軸承通常與所述軸承的與所述軸連接的、旋轉(zhuǎn)的部分的外側(cè)相互作用。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一可能的構(gòu)型，將一尖設(shè)置在所述軸的旋轉(zhuǎn)軸線上并且所述尖到軸的間距為0到5mm、優(yōu)選0到1mm。所述尖可以構(gòu)造成錐體的尖。借助于這樣的尖，可以實(shí)現(xiàn)所述非接觸式軸承的軸向支撐，只有當(dāng)所述軸承從平衡位置擺出時(shí)才將力軸向地施加到所述軸上，如同例如在流動(dòng)的介質(zhì)負(fù)載變化時(shí)發(fā)生的那樣。這樣的尖也可以被設(shè)置在所述軸的兩側(cè)。
[0024]此外，本發(fā)明的獨(dú)立的第一主題涉及根據(jù)之前描述的發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)的軸。這樣的軸可以承載非接觸式軸承的軸承構(gòu)件以及兩個(gè)壓縮機(jī)輪，所述兩個(gè)壓縮機(jī)輪被設(shè)置在軸承組成部分的左邊和右邊。所述壓縮機(jī)輪可以背靠背地設(shè)置。此外，所述軸連同壓縮機(jī)輪可以關(guān)于軸向中平面具有壓縮機(jī)輪和軸承組成部分的對(duì)稱布置。所述軸承組成部分可以具有徑向凸出的法蘭。此外，所述軸可以具有空腔，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子設(shè)在所述空腔中。所述壓縮機(jī)輪和/或所述軸承組成部分可以與所述軸一體地構(gòu)成。
[0025]借助于附圖從實(shí)施例的下面的說明中得出本發(fā)明其他的目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)、特征和應(yīng)用可能性。在此，所有描述和/或示出的特征單獨(dú)地或以任何有意義的組合構(gòu)成本發(fā)明的主題，而與其在權(quán)利要求書中的總結(jié)或回引無關(guān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]借助于多個(gè)實(shí)施例說明本發(fā)明。在此示意性地示出了:
[0027]圖1:根據(jù)第一變型的本發(fā)明兩級(jí)渦輪壓縮機(jī)的截面；
[0028]圖2:根據(jù)第二實(shí)施形式的發(fā)明渦輪壓縮機(jī)的截面；
[0029]圖3:根據(jù)第三實(shí)施形式的本發(fā)明渦輪壓縮機(jī)的截面；以及
[0030]圖4:根據(jù)第四實(shí)施形式的根據(jù)本發(fā)明渦輪壓縮機(jī)的截面。
[0031]在下面的附圖中為了更容易地閱讀，相同的構(gòu)件或者相同作用的構(gòu)件使用相同的標(biāo)號(hào)。

【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1示出了本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)2的示意性截面。本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)2具有第一壓縮機(jī)級(jí)4和第二壓縮機(jī)級(jí)6。第一壓縮機(jī)級(jí)具有第一壓縮機(jī)輪8以及第二壓縮機(jī)輪10。第一壓縮機(jī)輪8和第二壓縮機(jī)輪10與軸12 —體形成。壓縮機(jī)輪8、10圍繞共同的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
[0033]具有軸12、第一壓縮機(jī)輪8和第二壓縮機(jī)輪10的共同構(gòu)件借助于磁軸承14被支承。磁軸承14具有軸側(cè)的軸承部16和殼體側(cè)的軸承部18。在兩個(gè)軸承部之間存在空氣間隙20。
[0034]第一壓縮機(jī)級(jí)4具有入口 22，待壓縮的氣態(tài)介質(zhì)通過所述入口流進(jìn)到渦輪壓縮機(jī)2中。該介質(zhì)通過第一壓縮機(jī)輪向外加速并且然后在擴(kuò)散器24中被壓縮并且徑向向外被導(dǎo)出。為此，第一壓縮機(jī)級(jí)4借助于壁26向外地密封。引導(dǎo)介質(zhì)的通道在外部借助于壁26并且在內(nèi)部通過磁軸承14的殼體側(cè)的軸承部18形成。
[0035]預(yù)壓縮的空氣通過第一壓縮機(jī)級(jí)的出口 28供應(yīng)給第二壓縮機(jī)級(jí)的入口 30并且在那兒借助于第二壓縮機(jī)輪10再次加速并且借助于另一擴(kuò)散器32壓縮。同樣地在第二壓縮機(jī)級(jí)中徑向外部地形成一個(gè)具有壁34和殼體側(cè)的軸承部18的通道。經(jīng)壓縮的介質(zhì)通過出口 36離開第二壓縮機(jī)級(jí)6。
[0036]本發(fā)明的磁軸承14可以同時(shí)構(gòu)造成馬達(dá)，其中，殼體側(cè)的軸承部18于是就形成定子并且軸側(cè)的軸承部16在這種情況下形成轉(zhuǎn)子。
[0037]根據(jù)圖2，磁軸承14相對(duì)于根據(jù)圖1的實(shí)施形式通過徑向凸出的法蘭38擴(kuò)展，所述法蘭配置給軸側(cè)的軸承部16。為此，在殼體側(cè)的軸承部18中設(shè)置槽40，法蘭38被設(shè)置在所述槽內(nèi)部。該構(gòu)型使軸承14附加地在軸向上穩(wěn)定。
[0038]在根據(jù)圖3的實(shí)施形式中，非接觸式磁軸承14軸向地通過錐體42穩(wěn)定，所述錐體被設(shè)置為用它的尖44面向所述軸12。尖44基本上在軸12的旋轉(zhuǎn)軸線上。尖44和軸12非常緊密地彼此間隔開，優(yōu)選距離小于1_。因此只有當(dāng)軸-壓縮機(jī)輪-單元軸向偏轉(zhuǎn)時(shí)，軸12和尖44才接觸。錐體42因此用它的尖44形成用于本發(fā)明的壓縮機(jī)的軸向支撐。
[0039]在根據(jù)圖4的實(shí)施形式中，軸承14構(gòu)造成純軸承。用于兩個(gè)壓縮機(jī)級(jí)4、6的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)46設(shè)置在軸12中。為此，軸12具有同軸設(shè)置的空腔48，轉(zhuǎn)子50設(shè)置在所述空腔的內(nèi)部。同樣同中心設(shè)置的桿12伸進(jìn)空腔48中，在所述桿上設(shè)置定子54。馬達(dá)46也可以用作發(fā)電機(jī)。
[0040]附圖標(biāo)號(hào)列表:
[0041]2渦輪壓縮機(jī)
[0042]4第一壓縮機(jī)級(jí)
[0043]6第二壓縮機(jī)級(jí)
[0044]8第一壓縮機(jī)輪
[0045]10第二壓縮機(jī)輪
[0046]12 軸
[0047]14磁軸承
[0048]16軸側(cè)的軸承部
[0049]18殼體側(cè)的軸承部
[0050]20空氣間隙
[0051]22第一壓縮機(jī)級(jí)的入口
[0052]24擴(kuò)散器
[0053]26 壁
[0054]28第一壓縮機(jī)級(jí)的出口
[0055]30第二壓縮機(jī)級(jí)的入口
[0056]32擴(kuò)散器
[0057]34 壁
[0058]36第二壓縮機(jī)級(jí)的出口
[0059]38 法蘭
[0060]40 槽
[0061]42 錐體
[0062]44 尖
[0063]46馬達(dá)/發(fā)電機(jī)
[0064]48 空腔
[0065]50 轉(zhuǎn)子
[0066]52 桿
[0067]54 定子
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪壓縮機(jī)，其具有第一壓縮機(jī)級(jí)(4)和第二壓縮機(jī)級(jí)￠)，所述第一壓縮機(jī)級(jí)具有第一壓縮機(jī)輪(8)，所述第二壓縮機(jī)級(jí)具有第二壓縮機(jī)輪(10)，其中，所述第一壓縮機(jī)輪(8)和所述第二壓縮機(jī)輪(10)布置在一個(gè)共同的軸(12)上，其中，所述軸(12)非接觸地被支承，其特征在于，所述軸(12)的非接觸式軸承(14)布置在所述第一壓縮機(jī)輪(8)和所述第二壓縮機(jī)輪(10)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，所述非接觸式軸承是磁軸承(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，所述軸(12)僅僅借助于所述非接觸式軸承(14)被支承。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，所述第一壓縮機(jī)輪(8)和所述第二壓縮機(jī)輪(10)這樣取向，使得所述壓縮機(jī)級(jí)(4，6)的各自的入口(22、30)布置在所述軸(12)的對(duì)置側(cè)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，所述壓縮機(jī)輪(8，10)到所述軸承(14)的間距基本相同。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，所述軸承(14)構(gòu)造成組合的、非接觸式的徑向-和軸向軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，所述軸承(14)在軸側(cè)具有徑向凸出的法蘭(38)，所述法蘭在軸向上至少部分地由殼體側(cè)的軸承構(gòu)件(18，40)包圍。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，將電驅(qū)動(dòng)器(46)和/或發(fā)電機(jī)集成到所述軸承(14)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，所述軸(12)具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱布置的、至少單側(cè)敞開的空腔(48)，在所述空腔中布置一轉(zhuǎn)子(50)，其中，一定子(54)伸進(jìn)所述空腔(48)中。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪壓縮機(jī)，其特征在于，設(shè)置一尖(44)，所述尖布置在所述軸(12)的旋轉(zhuǎn)軸線上并且與所述軸(12)的間距在O與5mm之間、優(yōu)選在O與Imm之間。
11.一種軸(12)，其具有第一壓縮機(jī)輪(8)和第二壓縮機(jī)輪(10)以及根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪壓縮機(jī)(2)的非接觸式軸承(14)的非接觸式構(gòu)成的、布置在所述第一壓縮機(jī)輪(8)與所述第二壓縮機(jī)輪(10)之間的軸側(cè)軸承部(16)。
【文檔編號(hào)】F04D29/058GK104379939SQ201380033114
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月26日
【發(fā)明者】S·克林克, A·克萊 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司