具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)包括：壓縮機(jī)殼體，其包括吸入端口和排放端口；內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器，其包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子和所述定子位于所述壓縮機(jī)殼體內(nèi)，所述定子相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子徑向向內(nèi)設(shè)置；動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括圍繞中心軸線延伸的環(huán)形體，其中所述轉(zhuǎn)子固定至所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子上且配置為使所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子響應(yīng)于所述定子施加的力圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型提高了轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)健性和性能，并且通過使所述驅(qū)動(dòng)器和所述轉(zhuǎn)子兩者同軸和協(xié)同定位提供了具有減小軸向長度的壓縮裝置。
【專利說明】具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型總體屬于泵和氣體壓縮機(jī)，更具體地說，旨在提供一種由大體上位于葉輪或旋轉(zhuǎn)泵構(gòu)件內(nèi)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的離心式氣體壓縮機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]一體化馬達(dá)壓縮機(jī)以各種形式存在但仍存在以下困擾:馬達(dá)和壓縮機(jī)為分離裝置，需要偶聯(lián)器和相對(duì)長的軸。一些相關(guān)的例子包括一體化水力發(fā)電機(jī)和具有輪轂發(fā)電機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)等。對(duì)于加壓裝置(例如，壓縮機(jī))，磁性軸承為使用磁懸浮以支撐負(fù)載的軸承，從而避免使用密封隔絕大氣的旋轉(zhuǎn)部件的密封件。磁性軸承可以不通過物理接觸來支撐移動(dòng)機(jī)械。例如，其可使旋轉(zhuǎn)軸懸空以提供具有極低摩擦且無機(jī)械磨損的旋轉(zhuǎn)。主動(dòng)磁性軸承使用電磁懸浮，且可包括電磁體組件、配置為驅(qū)動(dòng)電磁體的功率放大器、控制器和具有相關(guān)電子裝置的傳感器(例如，間隙傳感器)。功率放大器驅(qū)動(dòng)位于軸相對(duì)側(cè)的電磁體。傳感器提供反饋以控制轉(zhuǎn)子在間隙內(nèi)的位置。控制器偏置電流以在轉(zhuǎn)子偏離其期望位置時(shí)驅(qū)動(dòng)電磁體。
[0003]2002年5月21日授予Nosenchuck的第6，393，208號(hào)美國專利顯示了一種具有一體化葉輪和馬達(dá)的壓縮機(jī)。具體地說，Nosenchuck的專利旨在提供一種具有以下部件的軸流式壓縮機(jī):葉輪，其具有沿葉輪的旋轉(zhuǎn)路徑安置的導(dǎo)電環(huán)或其它導(dǎo)電構(gòu)件；葉輪驅(qū)動(dòng)器，其包括沿接近于葉輪導(dǎo)電部分的旋轉(zhuǎn)路徑的圓弧延伸的可透磁材料環(huán)。葉輪驅(qū)動(dòng)器充當(dāng)馬達(dá)定子，其具有兩個(gè)繞有導(dǎo)電線圈以在環(huán)內(nèi)誘導(dǎo)磁場的芯部分以及兩個(gè)與所述芯部分間隔開的導(dǎo)電磁極部分。引入線圈的交流電將旋轉(zhuǎn)力施加給葉輪的導(dǎo)電環(huán)，導(dǎo)致其運(yùn)輸壓縮機(jī)工作流體。
[0004]本實(shí)用新型旨在克服已知問題和/或
【發(fā)明者】發(fā)現(xiàn)的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型旨在提供一種具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，以提高轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)健性和性能。
[0006]一個(gè)方面，本實(shí)用新型公開了一種工業(yè)氣體壓縮機(jī)，包括:壓縮機(jī)殼體，其包括吸入端口和排放端口 ；內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器，其包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子和定子位于壓縮機(jī)殼體內(nèi)，定子相對(duì)于轉(zhuǎn)子徑向向內(nèi)設(shè)置；和動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括圍繞中心軸線延伸的環(huán)形體，其中轉(zhuǎn)子固定至動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子上并配置為使動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子響應(yīng)于定子施加的力圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0007]另一方面，本實(shí)用新型還公開了一種具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)包括:壓縮機(jī)殼體；內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器，其包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子和定子位于壓縮機(jī)殼體內(nèi)，定子相對(duì)于轉(zhuǎn)子徑向向內(nèi)設(shè)置；和動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括圍繞中心軸線延伸的環(huán)形體、葉輪孔表面和配置為圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)的一系列葉輪葉片，葉輪孔表面包圍定子，其中轉(zhuǎn)子固定至葉輪孔表面并位于葉輪孔表面內(nèi)，且所述轉(zhuǎn)子配置為使動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子響應(yīng)于定子施加的力而圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0008]進(jìn)一步的，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)還包括:外部動(dòng)力供應(yīng)接口，其包括動(dòng)力管道，所述動(dòng)力管道配置為接收來自外部動(dòng)力源的電力并且將所述電力提供至所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)內(nèi)；中軸，其固定至所述壓縮機(jī)殼體并配置為支撐所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，所述中軸包括至少一個(gè)內(nèi)部通道，所述至少一個(gè)內(nèi)部通道包括進(jìn)入端口 ；壓縮機(jī)進(jìn)氣孔，其配置為接收氣體進(jìn)入所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)；以及壓縮機(jī)排氣孔，其配置為排放來自所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的所述氣體；其中，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步包括動(dòng)力供應(yīng)裝置，其從所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器延伸穿過所述中軸的至少一個(gè)內(nèi)部通道和所述進(jìn)入端口。
[0009]又進(jìn)一步的，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)一步包括壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)磁性軸承，所述磁性軸承固定至所述中軸，且配置為圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)地支撐所述電力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0010]其中，所述壓縮機(jī)殼體包括平衡活塞空腔；所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)一步包括平衡活塞，所述平衡活塞包括平衡活塞密封件和活塞頭，所述平衡活塞設(shè)置在所述平衡活塞空腔中。
[0011]優(yōu)選的，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器為永磁電動(dòng)馬達(dá)，所述轉(zhuǎn)子包括永磁體，所述定子包括馬達(dá)定子線圈。
[0012]進(jìn)一步的，所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)一步配置為壓縮氣體，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)一步包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)配置為接收所述氣體的一部分，將來自所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子中至少一者的熱量交換到所述氣體的所述部分，并且隨后排放來自所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)的所述氣體的所述部分。
[0013]其中，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)包括:排放栓，其配置為排放部分來自所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子下游的所述氣體；冷卻管道，其連接至所述排放栓上；歧管，其連接至所述冷卻管道并配置為將所述氣體的所述部分分布到所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子中所述至少一者中；回流管道和吸風(fēng)口，其配置為排放所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子上游的所述氣體的所述部分。
[0014]進(jìn)一步的，所述壓縮機(jī)殼體包括平衡活塞空腔；其中，所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)一步包括位于所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子下游端處的平衡活塞，所述平衡活塞設(shè)置在所述平衡活塞空腔中；其中，所述回流管道用于將所述平衡活塞空腔與所述吸風(fēng)口氣動(dòng)連通。
[0015]其中，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子包括在最后階段部分中，且所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子配置為最后階段動(dòng)力葉輪，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)一步包括:第一階段部分，其包括第一階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器以及第一階段動(dòng)力葉輪，所述第一階段部分位于所述最后階段部分的上游；隔膜部分，其連接至所述第一階段部分和所述最后階段部分，所述隔膜部分配置為引導(dǎo)從所述第一階段部分排放的徑向流體進(jìn)入所述最后階段部分中作為軸向流體；其中，所述第一階段動(dòng)力葉輪從所述最后階段動(dòng)力葉輪旋轉(zhuǎn)脫離并配置為獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。
[0016]或者，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子包括在最后階段部分中，所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子配置作為最后階段動(dòng)力葉輪，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)一步包括:第一階段部分，其包括第一階段動(dòng)力葉輪，所述第一階段動(dòng)力葉輪由第一階段中軸支撐并由第一階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)；隔膜部分，其連接至所述第一階段部分的下游并位于所述第一階段部分的下游，所述隔膜部分配置為引導(dǎo)從所述第一階段部分排放的第一徑向流體成為第一軸向流體；中間階段部分，其連接至所述隔膜部分并位于所述隔膜部分的下游，所述中間階段部分包括中間階段動(dòng)力葉輪，所述中間階段動(dòng)力葉輪由中間階段中軸支撐并由中間階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)；以及管道連接的隔膜部分，其連接至所述最后階段部分并位于所述最后階段部分的下游，所述管道連接的隔膜部分配置為引導(dǎo)從所述中間階段部分排放的第二徑向流體成為第二軸向流體，所述管道連接的隔膜部分包括從所述中間階段中軸延伸出所述管道連接的隔膜部分的通道。
[0017]再一方面，本實(shí)用新型還公開了一種用于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件，所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件包括動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子包括圍繞中心軸線的環(huán)形體，所述環(huán)形體具有圍繞中心軸線的葉片孔表面；所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)一步包括:一系列葉輪葉片，其圍繞中心軸線從環(huán)形體延伸；中軸，其配置為支撐動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，中軸包括至少一個(gè)內(nèi)部通道，所述內(nèi)部通道包括進(jìn)入端口 ；所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子還包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器，其包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子和定子位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)，定子相對(duì)于中心軸線相對(duì)于轉(zhuǎn)子徑向向內(nèi)定位，其中轉(zhuǎn)子固定至動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子并位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)，并且定子固定至中軸。
[0018]上述技術(shù)解決方案提高了轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)健性和性能，并且為驅(qū)動(dòng)器和轉(zhuǎn)子兩者同軸和協(xié)同定位提供了一種具有減小軸向長度的壓縮裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是示例性內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的透視圖；
[0020]圖2圖示圖1的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的部分的剖面?zhèn)纫晥D，顯示了單階段壓縮；
[0021]圖3圖不圖2的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的部分的剖面?zhèn)纫晥D，顯不了內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和包括主動(dòng)磁性軸承的壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)；
[0022]圖4是圖2的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的部分的剖面視圖，顯示了內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)；
[0023]圖5圖不不例性兩階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的部分的剖面視圖；
[0024]圖6圖示示例性多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的部分的剖面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]本實(shí)用新型涉及一種具有一體化馬達(dá)的壓縮機(jī)。實(shí)施例提供一種將馬達(dá)(例如，電動(dòng)馬達(dá))整合到壓縮機(jī)自身內(nèi)的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。這里，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝在壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)的固定中軸上。葉片由嵌入葉片孔表面中的電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)。另外，電動(dòng)馬達(dá)軸向位于徑向軸承之間。
[0026]圖1是示例性內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的透視圖。具體地說，圖示的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700具體實(shí)施為具有側(cè)向排放裝置的軸向饋入工業(yè)離心氣體壓縮機(jī)。然而，這種特殊配置僅用于圖示目的，因此圖示的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700可包括徑向、線性以及徑向饋入和排放裝置的單個(gè)或多個(gè)裝置的任何組合。同樣地，本實(shí)用新型可應(yīng)用于其它類型的泵和壓縮機(jī)等。在本圖和其它圖中，為清晰和易于說明的目的已省略或簡化了若干部件和表面。
[0027]為方便參考，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700通常包括中心軸線95，其主要部件圍繞中心軸線95旋轉(zhuǎn)。中心軸線95可為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的各類其它部件所同有或共享。所有提及的徑向、軸向和軸向方向及措施均涉及中心軸線95，除非另有特定說明，否則術(shù)語例如“內(nèi)部”和“外部”或“向外”通常表示與中心軸線95的較小或較大徑向距離，其中徑向96可為沿任何方向垂直于中心軸線95及從中心軸線95向外福射。
[0028]另外，本實(shí)用新型可涉及向前和向后方向。通常，所有提及的“向前”和“向后”均與壓縮氣體相對(duì)于中心軸線95的流動(dòng)方向有關(guān)。具體地說，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的吸入端97 (入口)，相對(duì)于中心軸線95被稱為前端或前向。因此，相對(duì)端或排放那個(gè)端98被稱為后端或后向，除非有特定說明。
[0029]外形上，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700包括壓縮機(jī)殼體710、外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705和通信接口 706。這里，為方便起見，通信接口 706圖示為與外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705結(jié)合在一起；然而，通信接口 706可具體實(shí)施為與外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705分開。
[0030]通常，壓縮機(jī)殼體710封裝并支撐內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的內(nèi)部部件。另外，與常規(guī)軸驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(需要?jiǎng)討B(tài)密封)不同，外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705和通信接口 706可靜態(tài)密封至壓縮機(jī)殼體710。
[0031]內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的其它控制裝置可與內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700整合到一起和/或遠(yuǎn)程控制。此外，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的通信、反饋和控制裝置可如上所述進(jìn)行單獨(dú)對(duì)接。另一個(gè)選擇是，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的通信、反饋和控制裝置可通過外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705進(jìn)行對(duì)接。
[0032]壓縮機(jī)殼體710包括吸入端口 711和排放端口 712。吸入端口 711與流體供應(yīng)裝置(未顯示)接合，并且配置為將流體(例如，工作氣體、工藝氣體、泵入流體等)供應(yīng)至內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700。此處，流體為氣體15。同樣地，排放端口 712與流體排放裝置(未顯示)接合，并且配置為從內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700排放氣體15。壓縮機(jī)殼體710還可包括支撐腳713或其它特征以保護(hù)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700或使內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700物理著地。
[0033]外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705可包括動(dòng)力管道和相關(guān)的動(dòng)力控制裝置，所述動(dòng)力控制裝置配置為將動(dòng)力從外部供應(yīng)裝置(未顯示)提供到內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700中。例如，外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705可包括電導(dǎo)管和常規(guī)與電力供應(yīng)相關(guān)的附件。另一個(gè)選擇是，外部動(dòng)力源可基于液壓或氣動(dòng)。
[0034]圖2是圖1的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的剖面?zhèn)纫晥D，圖示了單階段壓縮。如上所述，為清晰和易于說明的目的，忽略、刪除和/或簡化了若干部件和表面。如圖所示，氣體15軸向進(jìn)入內(nèi)部壓縮機(jī)700，將其單階段壓縮，且隨后收集并釋放。
[0035]內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700內(nèi)部包括中軸715、壓縮機(jī)進(jìn)氣孔720、壓縮機(jī)排氣孔725、動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730、內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740和壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750。內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740和壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750配置為分別圍繞中心軸線95驅(qū)動(dòng)和支撐動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730。動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730跨在壓縮機(jī)殼體710內(nèi)的空腔中。另外，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740和壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750封裝在壓縮機(jī)殼體710內(nèi)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700可包括動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件，所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件包括動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730以及耦合至中軸715上的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740的部分。此外，動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件可包含壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750的部分。
[0036]動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730構(gòu)成單壓縮階段(如下文所述，可使用附加階段)。內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700可進(jìn)一步包括位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730下游的擴(kuò)散器760。因此，經(jīng)動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730壓縮的空氣15可接著由擴(kuò)散器760擴(kuò)散。
[0037]壓縮機(jī)進(jìn)氣孔720包括壓縮機(jī)殼體710中的上游開口，所述開口配置為將氣體15引入到壓縮機(jī)殼體710內(nèi)的壓縮機(jī)流動(dòng)路徑中。壓縮機(jī)流動(dòng)路徑可部分以壓縮機(jī)殼體710(或壓縮機(jī)殼體710內(nèi)的附加結(jié)構(gòu))為界，且部分以動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730為界。此處，壓縮機(jī)進(jìn)氣孔720配置成軸向入口 ；然而，如下文所述，在其它實(shí)施例中，壓縮機(jī)進(jìn)氣孔720可配置成徑向或側(cè)面入口。
[0038]壓縮機(jī)進(jìn)氣孔720可大致包括吸入端口 711和位于吸入端口 711下游和動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730上游之間的任何流分配/塑形特征。例如，這些特征可包括支柱、葉片、管道和串聯(lián)過濾器等。又如，壓縮機(jī)進(jìn)氣孔720可包括機(jī)頭罩721。機(jī)頭罩721是位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730上游端的升面構(gòu)造，配置為引導(dǎo)和調(diào)節(jié)進(jìn)入到壓縮流動(dòng)路徑的氣流。機(jī)頭罩721還可配置為密封內(nèi)部部件防止氣體進(jìn)入，特別是在動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730由懸臂支撐并且壓縮機(jī)進(jìn)氣孔720配置成軸向入口的位置處。如圖所示，機(jī)頭罩721可固定至動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730上。另一選擇是，機(jī)頭罩721可固定至動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730內(nèi)部的結(jié)構(gòu)(例如，中軸715)上或固定至壓縮機(jī)殼體710的部分上。
[0039]壓縮機(jī)排氣孔725包括壓縮機(jī)殼體710中配置為將氣體從壓縮機(jī)殼體710排出的下游開口。例如，下游開口可由壓縮機(jī)殼體710與排放端口 712之間的交接面界定(參照?qǐng)D1)。此外，壓縮機(jī)排氣孔725可大致包括排放端口 712和任何上游流分配/塑形特征。這些上游流分配/塑形特征可包括位于排放端口 712上游和動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730或擴(kuò)散器760下游的支柱、葉片和管道等。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壓縮機(jī)排氣孔725可包括多個(gè)位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730下游圍繞中心軸線95縱向分布的出口葉片726。所述多個(gè)出口葉片726可配置為減小由動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730導(dǎo)致的氣體15中的漩渦。
[0040]此處，壓縮機(jī)排氣孔725配置成徑向或側(cè)面出口。因此，壓縮機(jī)排氣孔725還可包括位于其上游端的收集器727。所述收集器727可整合到壓縮機(jī)殼體710中，或可連接到壓縮機(jī)殼體710稱為離散單元。收集器727構(gòu)成壓縮機(jī)流動(dòng)路徑的一部分，接收徑向流動(dòng)的氣體15并且沿線性方向排放氣體15。另外，多個(gè)出口葉片726可位于收集器727的上游端并且分布在收集器727的上游端。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，收集器727可具體實(shí)施為排放蝸殼。排放蝸殼是一個(gè)彎曲的漏斗，在接近于排放端口 712時(shí)面積增加。
[0041 ] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730可為動(dòng)力葉輪，具有內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740中嵌入到動(dòng)力葉輪或以其它方式固定至動(dòng)力葉輪上的一部分。具體地說，動(dòng)力葉輪可包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740中嵌入或以其它方式固定至動(dòng)力葉輪上的轉(zhuǎn)子741。因此，在動(dòng)力葉輪和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740的轉(zhuǎn)子741之間不存在驅(qū)動(dòng)軸等。
[0042]動(dòng)力葉輪可包括環(huán)形體731，所述環(huán)形體731具有葉輪孔表面732和一系列圍繞葉輪軸線的葉輪葉片733。環(huán)形體731包括圍繞葉輪軸線的開口或葉輪孔。中心軸線95在安裝時(shí)可與葉輪軸線共享或共有。動(dòng)力葉輪的附加特征可整合到環(huán)形體中或以其它方式從環(huán)形體延伸。在一些實(shí)施例中，環(huán)形體的孔可在沿中心軸線95的一個(gè)或多個(gè)位置閉合。
[0043]葉輪孔表面732是動(dòng)力葉輪的內(nèi)表面，包圍中心軸線95。此外，葉輪孔表面732可包括一個(gè)或多個(gè)凹槽、缺口、狹槽或其它偏離規(guī)則(例如，圓柱形)表面的結(jié)構(gòu)，這樣可將一個(gè)或多個(gè)部件固定至動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730上或?qū)⒁粋€(gè)或多個(gè)特征添加到動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730上。例如，葉輪孔表面732可包括偏離規(guī)則旋轉(zhuǎn)表面的結(jié)構(gòu)(例如，切口、空腔、凹槽等)，這樣葉輪孔表面732配置為嚙合轉(zhuǎn)子741。同樣地，轉(zhuǎn)子741的部分可嵌入到偏離規(guī)則旋轉(zhuǎn)表面的結(jié)構(gòu)中。
[0044]在內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740是電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子的情況下，轉(zhuǎn)子741可嚙合(或固定至以及位于)葉輪孔表面732或環(huán)形體731的其它部分上。由于轉(zhuǎn)子741直接固定至環(huán)形體731上，因此轉(zhuǎn)子741配置為直接回應(yīng)于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740的定子742產(chǎn)生的電動(dòng)勢使其葉輪葉片733圍繞中心軸線95旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740的定子742相對(duì)于轉(zhuǎn)子741徑向向內(nèi)定位，且可嵌入或以其它方式固定至中軸715上。
[0045]此外，一系列的葉輪葉片733可包括從環(huán)形體731延伸的流動(dòng)傳遞表面。一系列的葉輪葉片733可配置為沿壓縮流動(dòng)路徑壓縮和/或重新定向氣體15。例如，此處，一系列的葉輪葉片733配置為在將氣體重新定向?yàn)閺较蛄鲿r(shí)壓縮軸向氣體流。
[0046]此外，如圖所示，動(dòng)力葉輪可為有蓋或封閉葉輪。因此，一系列的葉輪葉片733可為一系列管道葉輪的部分。一系列的管道葉片包括圍繞底層的一系列葉輪葉片733的護(hù)罩734。因此，壓縮流動(dòng)路徑的一部分將以管道葉片和每個(gè)葉輪葉片733之間的環(huán)形體731的表面為界。護(hù)罩734和一系列的葉輪葉片733可與環(huán)形體731 —起整合為單一單元，向內(nèi)朝葉輪孔表面732延伸。
[0047]在此實(shí)施例中，動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730還可包括壓縮機(jī)殼體710與動(dòng)力葉輪之間的一個(gè)或多個(gè)密封件。所述一個(gè)或多個(gè)密封件配置為阻止氣體15繞過管道葉片的壓縮機(jī)流動(dòng)路徑或從除此之外的其它路徑流動(dòng)。例如，動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730可包括護(hù)罩密封件735。護(hù)罩密封件735可位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730上接近于其上游端的外圓周上。護(hù)罩密封件735可包括干式密封件，例如曲徑密封墊片。護(hù)罩密封件735可經(jīng)過機(jī)械加工形成于護(hù)罩734中或以其它方式固定至護(hù)罩734上。另一選擇是，一個(gè)或多個(gè)密封件可經(jīng)過機(jī)械加工形成于壓縮機(jī)殼體710中或以其它方式固定至壓縮機(jī)殼體710上。
[0048]在此實(shí)施例中，動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730還可進(jìn)一步包括平衡活塞736。平衡活塞736可位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730的下游端(即，軸向朝向排放端98)。平衡活塞736可包括平衡活塞密封件737和活塞頭738?；钊^738可具有大致由其直徑和位于動(dòng)力葉輪下游端的葉輪孔表面732的直徑之間的環(huán)形區(qū)域界定的有效面積。平衡活塞736安置在壓縮機(jī)殼體710的平衡活塞空腔717中。
[0049]平衡活塞空腔717端接至低壓源(例如，動(dòng)力葉輪上游、周圍環(huán)境等)。具體地說，由于動(dòng)力葉輪導(dǎo)致壓力增加，因此存在一個(gè)壓力差，使得沿上游方向產(chǎn)生凈推力。通過使活塞頭738承受低壓源，產(chǎn)生與凈推力方向相反的壓力差。例如，平衡活塞空腔717可通過一系列的開口 722 (例如，通過機(jī)頭罩721和中軸715的部分)被端接，所述開口 722在低壓區(qū)域(入口壓力)與平衡活塞空腔之間形成流動(dòng)路徑。又如，平衡活塞空腔717可經(jīng)由冷卻系統(tǒng)(下文將進(jìn)行討論)端接至低壓源。
[0050]活塞頭738的大小(例如，選擇活塞頭738和葉輪孔表面732的直徑)可設(shè)置為沿軸向提供基本的壓力均衡或平衡。另一選擇是，活塞頭738大小可設(shè)置為沿軸向減小壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750上的載荷。
[0051]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700可通過中軸715支撐內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740和壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750。此外，動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730可旋轉(zhuǎn)地安裝到中軸715上，這樣動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730可圍繞中心軸線95旋轉(zhuǎn)。中軸715此時(shí)由壓縮機(jī)殼體710支撐。例如，此處，中軸715不可旋轉(zhuǎn)地固定至壓縮機(jī)殼體710上并從位于其后端的封頭718開始懸吊。另一選擇是，中軸715可得到其前后兩端的支撐(例如，在內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700包括徑向進(jìn)給和排放裝置，以及兩個(gè)封頭的情況)。又如，如圖所示，中軸715可包括圓柱形外徑。
[0052]通常，中軸715包括固定至壓縮機(jī)殼體710的一個(gè)或多個(gè)位置處的構(gòu)件。例如，中軸715可包括與中心軸線95同軸并固定至壓縮機(jī)殼體710的前端和/或后端處的構(gòu)件。又如，中軸715可為固體、空心、對(duì)稱和/或不對(duì)稱。因此，中軸715可具有圓柱形狀，且定位在與常規(guī)驅(qū)動(dòng)軸位置類似的位置上。然而，與常規(guī)驅(qū)動(dòng)軸不同的是，穿透各自的壓縮機(jī)殼體并以高轉(zhuǎn)速操作，驅(qū)動(dòng)器中軸715可整個(gè)駐留在壓縮機(jī)殼體710內(nèi)，或者至少大致密封在壓縮機(jī)殼體710內(nèi)。
[0053]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，中軸715可為中孔或包括中空部分。具體地說，中軸715可包括一個(gè)或多個(gè)通道，通過這些通道可向內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700提供或在內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700內(nèi)提供動(dòng)力、控制、冷卻、壓力均衡等。例如，中軸715可具有大致管狀結(jié)構(gòu)。另外，中軸715可包括位于封頭718處的進(jìn)入端口 719。同樣地，外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705可靜態(tài)密封在進(jìn)入端口 719處，并且動(dòng)力和信號(hào)電纜路徑可通過中軸715。又如，中軸715可被端接使得均衡壓力可到達(dá)平衡活塞空腔717。
[0054]圖3是圖2的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的一部分的剖面?zhèn)纫晥D，圖不了內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)。具體地說，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740顯示為與動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730整合在一起，并且壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750顯示為經(jīng)延伸來圖示徑向和軸向軸承兩者。為清楚起見，在可能使用或使用了多個(gè)元件的情況下，可用單個(gè)元件代表。另外，可去除機(jī)頭罩721和壓縮機(jī)殼體710的一部分(圖2)。
[0055]內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740包括轉(zhuǎn)子741、定子742和驅(qū)動(dòng)器錨固件743。此外，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740配置為反結(jié)構(gòu)馬達(dá)。具體地說，如圖所示，定子742相對(duì)于轉(zhuǎn)子741徑向向內(nèi)(與定子徑向向外的常規(guī)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)器不同)。因此，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740的轉(zhuǎn)子741從定子742開始徑向向夕卜。此外，轉(zhuǎn)子741可整合到動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730中，并且定子742可與中軸715整合到一起或整合到中軸715中。
[0056]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740可具體實(shí)施為永磁(PM)電動(dòng)馬達(dá)。具體地說，轉(zhuǎn)子741可包括永磁體，且定子742可包括相對(duì)于轉(zhuǎn)子741徑向向內(nèi)的馬達(dá)定子線圈。例如，永磁體可嵌入葉輪孔表面732中或以其它方式固定至葉輪孔表面732上，且馬達(dá)定子線圈可固定至中軸715上。
[0057]根據(jù)另一實(shí)施例，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740可具體實(shí)施為感應(yīng)或異步馬達(dá)。具體地說，轉(zhuǎn)子741可為相對(duì)于其定子742的定子繞組徑向向外的鼠籠式轉(zhuǎn)子。例如，鼠籠式轉(zhuǎn)子可嵌入葉輪孔表面732中或以其它方式固定至葉輪孔表面732上，且定子繞組可固定至中軸715上。
[0058]內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740可進(jìn)一步包括動(dòng)力供應(yīng)裝置744和驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)745。動(dòng)力供應(yīng)裝置744包括動(dòng)力管道，例如高壓直流電纜或多相交流動(dòng)力電纜。動(dòng)力供應(yīng)裝置744耦合至外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705 (圖1)、定子742的動(dòng)力部件以及任何相關(guān)硬件或控制器上。
[0059]同樣地，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)745包括外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705與內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740之間的通信鏈。所述通信鏈可包括常規(guī)通信鏈，例如有線、工業(yè)總線通信鏈。另外，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)745可包括反饋傳感器、機(jī)載控制器和/或與內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740的反饋和控制相關(guān)的其它硬件。
[0060]動(dòng)力供應(yīng)裝置744和驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)745兩者可安裝在中軸715中并且路徑通過中軸715。具體地說，動(dòng)力供應(yīng)裝置744和驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)745的纜接或線接部分可與內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700耦合在外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705處，并借助于封頭718 (壓力容器壁)中的進(jìn)入端口 719 (靜態(tài)密封穿透器)進(jìn)入壓縮機(jī)殼體710。為方便起見，動(dòng)力供應(yīng)裝置744和驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)745的線接部分如圖所示整合在單線束中，但還可分開(例如)以避免串?dāng)_。
[0061]驅(qū)動(dòng)器錨固件743是將定子固定至壓縮機(jī)殼體710上的接口。具體地說，驅(qū)動(dòng)器錨固件743將反作用力提供到內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740以促使動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)器錨固件743可為離散部件，或可與其它離散部件整合到一起或跨越其它離散部件分布。例如，驅(qū)動(dòng)器錨固件743可與中軸715整合到一起，其中定子742不可旋轉(zhuǎn)固定至中軸715上，且中軸715不可旋轉(zhuǎn)固定至壓縮機(jī)殼體710上。如圖所示，此處定子742的馬達(dá)定子線圈固定至中軸715上，且中軸715具體實(shí)施為不可旋轉(zhuǎn)安裝至壓縮機(jī)殼體710封頭718處的主軸或中央短軸。另一選擇是，中軸715可由壓縮機(jī)殼體710形成或相反為壓縮機(jī)殼體710的一部分。
[0062]壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750可包括配置為圍繞中心軸線95旋轉(zhuǎn)地支撐動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730的徑向軸承。具體地說，徑向軸承可包括軸向位于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740前方的吸入端徑向軸承751，和軸向位于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740后方的排放端徑向軸承752。另一選擇是，吸入端徑向軸承751和排放端徑向軸承752可軸向定位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730的最遠(yuǎn)端處以便提供最大穩(wěn)定性。此外，吸入端徑向軸承751和排放端徑向軸承752的部分可安裝至動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730上，而其它部分可安裝至中軸715上。例如，吸入端徑向軸承751和排放端徑向軸承752可通過過盈配合安裝。在一個(gè)實(shí)施例中，徑向軸承為熱安裝。
[0063]壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750可進(jìn)一步包括止推軸承753 (軸向軸承)，所述止推軸承753配置為支撐和/或平衡動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730以抵御軸向加載。具體地說，止推軸承753可在旋轉(zhuǎn)期間沿一個(gè)或兩個(gè)軸向方向?qū)?dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730提供軸承力。例如，動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730可進(jìn)一步包括從動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730徑向向內(nèi)延伸的止推環(huán)739，并且止推軸承753可在允許其旋轉(zhuǎn)期間向止推環(huán)739提供軸向力。
[0064]止推軸承753可獨(dú)立支撐動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730，或與平衡活塞736組合在一起(由其輔助)支撐動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730。另外，止推軸承753可軸向位于吸入端徑向軸承751與排放端徑向軸承752之間。
[0065]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750可包括常規(guī)機(jī)械軸承。具體地說，壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750可為整裝結(jié)構(gòu)并且直接支撐徑向和軸向加載。例如，機(jī)械軸承可能為滾動(dòng)元件軸承，例如滾珠軸承或滾柱軸承。另外，滾動(dòng)元件軸承可以潤滑和密封。
[0066]根據(jù)另一實(shí)施例，壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750可包括磁性軸承，其中負(fù)載由磁場運(yùn)載。具體地說，動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730借助于兩個(gè)反向徑向主動(dòng)磁性軸承(AMBs)安裝在中軸715上。所述AMB配置為將動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730和/或止推環(huán)739通過磁力懸浮在兩者之間的空隙內(nèi)，操作具有非常低的摩擦并且無機(jī)械磨損。例如，在所示的實(shí)施例中，吸入端徑向軸承751、排放端徑向軸承752和止推軸承753均為AMB。動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子750可包括至少一個(gè)固定至環(huán)形體731的徑向向內(nèi)部分上或位于環(huán)形體731的徑向向內(nèi)部分內(nèi)的磁性軸承轉(zhuǎn)子，所述至少一個(gè)磁性軸承轉(zhuǎn)子配置為將動(dòng)力葉輪圍繞相對(duì)于至少一個(gè)磁性軸承轉(zhuǎn)子徑向向內(nèi)定位的磁性軸承定子懸浮起來。
[0067]與內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740類似，反向AMB可在中軸715上配置有線圈，在線圈外側(cè)配置有層壓套管。存在具有永磁體的AMB (單極軸承)，其可增強(qiáng)線圈的作用。在一個(gè)實(shí)施例中，吸入端徑向軸承751和排放端徑向軸承752可包括永磁體。同樣，在描述的實(shí)施例中，止推軸承753位于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740軸向后方并且接近于排放端徑向軸承752。然而，止推軸承753可位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730上的任何軸向位置處，包括軸向前方并且接近于吸入端徑向軸承751。在一個(gè)實(shí)施例中，止推軸承753可包括永磁體。
[0068]壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750可進(jìn)一步包括軸承動(dòng)力供應(yīng)裝置755和軸承控制系統(tǒng)756。軸承動(dòng)力供應(yīng)裝置755包括動(dòng)力管道，所述動(dòng)力管道配置為向壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750的AMB供應(yīng)操作動(dòng)力。軸承動(dòng)力供應(yīng)裝置755耦合至外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705(圖1)、AMB以及任何相關(guān)硬件或控制器上。
[0069]同樣地，軸承控制系統(tǒng)756包括外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705與壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750之間的通信鏈。所述通信鏈可為常規(guī)通信鏈，例如線接、工業(yè)總線通信鏈。另外，軸承控制系統(tǒng)756可包括反饋傳感器、機(jī)載控制器和/或與壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750的反饋和控制相關(guān)的其它硬件。
[0070]例如，軸承控制系統(tǒng)756可包括一個(gè)或多個(gè)徑向位置傳感器757和軸向位置傳感器758。徑向位置傳感器757可配置為測量AMB間隙或在吸入端徑向軸承751及排放端徑向軸承752處的徑向位置。此外，每一 AMB均可具有多個(gè)徑向位置傳感器757。
[0071]同樣地，軸向位置傳感器758可配置為測量動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730的軸向位置。例如，一個(gè)或多個(gè)軸向位置傳感器758可位于接近止推環(huán)739的位置，并且可分別測量止推環(huán)739的軸向位置或止推環(huán)739的一側(cè)與止推軸承753的每一 AMB之間的間隙。
[0072]軸承動(dòng)力供應(yīng)裝置755和軸承控制系統(tǒng)756兩者可安裝在中軸715中并且路徑通過中軸715。具體地說，軸承動(dòng)力供應(yīng)裝置755和軸承控制系統(tǒng)756的纜接或線接位置可與外部動(dòng)力或控制器在外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705處耦合，并且借助于封頭718 (壓力容器壁)中的進(jìn)入端口 719 (靜態(tài)密封穿透器)進(jìn)入壓縮機(jī)殼體710。纜接或線接部分可從進(jìn)入端口719延伸至其與軸承控制系統(tǒng)756相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部部分并且與其與軸承控制系統(tǒng)756相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部部分相連接。為方便起見，軸承動(dòng)力供應(yīng)裝置755和軸承控制系統(tǒng)756的線接部分圖示為整合在單線束中，但還可單獨(dú)走線(例如)以避免串?dāng)_。
[0073]此外，壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750可包括磁性軸承與機(jī)械軸承(例如，滾動(dòng)元件軸承、平面軸承、應(yīng)接觸表面等)的組合。具體地說，壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750還可包括輔助或備用軸承。例如，壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750可包括磁性軸承作為主要或操作軸承，并且可進(jìn)一步包括可在功率損耗情況下操作的輔助或備用軸承，其中輔助軸承可為機(jī)械軸承。又如，輔助軸承(例如，旋轉(zhuǎn)元件軸承)在靜止期間、AMB瞬變條件下或其它動(dòng)力不可用或斷斷續(xù)續(xù)期間(例如，測試、維護(hù)等)為動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730提供支持。
[0074]圖4是圖2的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)一部分的剖面?zhèn)纫晥D，圖不了內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)。此處，出于清晰和易于說明的目的，忽略和簡化了內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740和壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750的上述動(dòng)力和控制特征。
[0075]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700可進(jìn)一步包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780。一般地，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780包括冷卻回路，所述冷卻回路配置為接納工作流體的一部分，將來自動(dòng)力葉輪的熱交換到工作流體的所述部分中，并且將工作流體所述部分從動(dòng)力葉輪排放出。因此，此處，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780配置為使用其自身壓縮氣體冷卻內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740。
[0076]例如，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780可將壓縮氣體供應(yīng)至中軸715中，使壓縮氣體分布到內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740 (加熱壓縮氣體)中，并且排放經(jīng)過加熱的壓縮氣體。另外，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780可使壓縮氣體分布到壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750中用于冷卻。此外，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780可循環(huán)利用內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的壓縮氣體作為其冷卻劑。
[0077]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780可包括排放栓781、冷卻管道782、回流管道784和吸風(fēng)口 785。排放栓781可為位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730的壓縮機(jī)流動(dòng)路徑下游中的開口或連接到位于動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730的壓縮機(jī)流動(dòng)路徑下游，為壓縮之后的氣體提供通道。例如，排放栓781可位于壓縮機(jī)排氣孔725的一部分中，例如收集器727(例如，沖孔加工排放蝸殼)。排放栓781可定位為使冷卻氣體在排放壓力(Pd)或在最大回收壓力下排出。
[0078]冷卻管道782可為任何合適的管道或?qū)Ч?，所述管道或?qū)Ч軞鈩?dòng)連通至排放栓781上，并且配置為引導(dǎo)冷卻氣體流向歧管783。冷卻管道782可經(jīng)由進(jìn)入端口 719進(jìn)入中軸715。同樣地，冷卻管道782可包括一個(gè)或多個(gè)穿過壓縮機(jī)殼體710或其中其它結(jié)構(gòu)的通道。
[0079]—般地，冷卻管道782是加壓氣體管道，配置為引導(dǎo)加壓冷卻氣體從排放栓781流向中軸715。例如，冷卻管道782可包括標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼管和任何相關(guān)的路徑硬件。冷卻管道782可分段整合到跨越附加冷卻系統(tǒng)部件(例如，下文將討論的部件)或其任何組合分布的其它通道中。
[0080]歧管783氣動(dòng)連通至冷卻管道782上或以其它方式整合到冷卻回路中。一般地，歧管783是加壓氣體管道，所述加壓氣體管道配置為將來自冷卻管道782的加壓冷卻氣體接納、引導(dǎo)和分布到將要冷卻的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的部件或區(qū)域(例如，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740、壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750及其周圍環(huán)境)中。例如，歧管783可通過內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740的定子742和轉(zhuǎn)子/定子間隙746、AMB等將壓縮冷卻氣體分布到中軸715中的適當(dāng)開口中。
[0081]與冷卻管道782類似，歧管783可具體實(shí)施為分散部件、一系列通過另一部件或結(jié)構(gòu)的通道或其組合。例如，歧管783的至少一部分可包括中軸715內(nèi)的管道網(wǎng)。又如，歧管783的至少一部分可包括中軸715的通道或空腔組合或穿過其中的端口，其配置為戰(zhàn)略性地將冷卻氣體注入到將要冷卻的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的部件或區(qū)域中。
[0082]除回流管道784和吸風(fēng)口 785配置為將“用過”或經(jīng)過加熱的氣體回流到壓縮機(jī)流動(dòng)路徑和動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730的上游之外，回流管道784和吸風(fēng)口 785與冷卻管道782和排放栓781類似。例如，吸風(fēng)口 785可接近于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的吸入端97定位，并且回流管道784可為吸風(fēng)口 785的專用管道。
[0083]此外，回流管道784可與平衡活塞736整合到一起以便將經(jīng)過加熱的氣體排放到平衡活塞空腔717中，并且回流管道784將平衡活塞空腔717端接到吸風(fēng)口 785處的低壓源。另一選擇是，如圖4所示，回流管道784可包括一系列穿過中軸715終止于上游開口的氣動(dòng)連通，以便加熱的氣體可以回流，并且平衡活塞空腔717可經(jīng)由冷卻系統(tǒng)端接至低壓源。
[0084]內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780可進(jìn)一步包括用于冷卻氣體的預(yù)處理特征。具體地說，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780可包括氣體過濾器786、流量計(jì)787和/或熱交換器788。此外，預(yù)處理特征可沿冷卻管道782氣動(dòng)散置在排放栓781與將要冷卻的部件或區(qū)域之間。預(yù)處理特征可如圖所示或以另一順序布置。
[0085]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，流量計(jì)787可為壓力調(diào)節(jié)閥或孔，其配置為限制或測量壓力略高于吸入壓力的冷卻氣體的流量。并且，熱交換器788可包括外部冷卻回路，用于進(jìn)一步將冷卻氣體的溫度將至低于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的排放溫度。
[0086]另外，作為限制氣體排放溫度和增加熱力效率手段的中間冷卻器可簡單地通過堆疊多個(gè)與熱交換器788串聯(lián)的單階段或雙階段機(jī)器達(dá)成。
[0087]圖5是示例性雙階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的剖面?zhèn)纫晥D。具體地說，圖示的雙階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)701具體實(shí)施為具有側(cè)向排放裝置的徑向饋入工業(yè)離心氣體壓縮機(jī)。此處，每一動(dòng)力葉輪代表一次獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的單階段壓縮(下文將進(jìn)行討論)。在替代實(shí)施例中，多個(gè)葉輪可與不能獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的單階段軸承布置固定在一起。
[0088]如圖所示，氣體15徑向進(jìn)入雙階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)701，進(jìn)行雙階段壓縮，隨后收集并排放。如上所述，為清晰和易于說明的目的，忽略和簡化了若干部件和表面。例如，雙階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)701的兩階段裝置顯示為簡化軸承布置。
[0089]在此實(shí)施例中，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)710包括徑向壓縮機(jī)進(jìn)氣孔620。徑向壓縮機(jī)進(jìn)氣孔620為大致環(huán)形管道，所述大致環(huán)形管道沿徑向方向接納來自吸入端口(未顯示)的氣體15，將其重新定向?yàn)檠丨h(huán)形路徑的軸向流體，并且將其引導(dǎo)至第一階段入口 621中。在替代實(shí)施例中，兩階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)701可包括與圖1類似的軸向壓縮機(jī)進(jìn)氣孔，取代徑向壓縮機(jī)進(jìn)氣孔620。
[0090]兩階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)701包括第一階段部分601、最后階段分603和隔膜部分660。第一階段部分601位于最后階段部分603的上游。第一階段部分601和最后階段部分603經(jīng)由隔膜部分660耦合在一起。隔膜部分660將從第一階段部分601排放的徑向流體引導(dǎo)成最后階段部分603中的軸向流體。
[0091]一般地，第一階段部分601和最后階段部分603可包括與上文所述的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的單階段實(shí)施例相同或類似的特征。具體地說，第一階段部分601和最后階段部分603中每一者均包括與上文所述的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700類似的動(dòng)力葉輪、內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)。
[0092]此外，第一階段部分601可包括第一階段中軸611，且最后階段部分603可包括最后階段中軸613。第一階段中軸611和最后階段中軸613可與單階段實(shí)施例的中軸715類似，且包括與上文所述類似的特征。在兩階段配置中，第一階段中軸611和最后階段中軸613可在每一個(gè)外端懸吊、連接在一起或獨(dú)立支撐，以及在內(nèi)端共同支撐。
[0093]另外，第一階段部分601和最后階段部分603每一者均可包括驅(qū)動(dòng)器線束644和軸承線束655。為方便起見，動(dòng)力供應(yīng)裝置和驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)在這里描述成驅(qū)動(dòng)器線束644，并且軸承動(dòng)力供應(yīng)裝置和軸承控制系統(tǒng)在這里描述成軸承線束655，然而，如內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的單階段實(shí)施例中所述，驅(qū)動(dòng)器線束644和軸承線束655中每一者均可分離成其獨(dú)立部件。與內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700的單階段實(shí)施例類似，每一驅(qū)動(dòng)器線束644和軸承線束655均可安裝在其對(duì)應(yīng)的中軸611和中軸613中且路徑穿過其對(duì)應(yīng)的中軸611和中軸613。
[0094]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，雙階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)701可包括每第一階段的獨(dú)立動(dòng)力和控制管道。具體地說，第一階段部分601可具有專用動(dòng)力和控制管道，其在鋪設(shè)時(shí)與最后階段部分603 (及上文所述的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700)分離且不同。例如，在第一階段部分601中，驅(qū)動(dòng)器線束644和軸承線束655借助于吸入端97上封頭616中的進(jìn)入端口 617進(jìn)入第一階段中軸611。相反，在最后階段部分603中，驅(qū)動(dòng)器線束644和軸承線束655借助于排放端98上封頭618中的進(jìn)入端口 619進(jìn)入最后階段中軸613中。在替代實(shí)施例中，管道鋪設(shè)在單端處，穿過一個(gè)部分，并且鋪設(shè)到另一部分上。
[0095]隔膜部分660可包括常規(guī)特征，例如擴(kuò)散器661、回轉(zhuǎn)裝置662、隔膜球狀體663和多個(gè)回流葉片664。擴(kuò)散器661從第一階段動(dòng)力葉輪631的下游端延伸?；剞D(zhuǎn)裝置662從擴(kuò)散器661延伸至第一階段入口 621。擴(kuò)散器661和回轉(zhuǎn)裝置662與其它裝置一起將第一階段部分601的徑向出口和最后階段部分603的軸向入口氣動(dòng)連通在一起，使兩者之間的壓縮機(jī)流動(dòng)路徑完整。隔膜流動(dòng)路徑可包圍中心軸線95。
[0096]多個(gè)回流葉片664圍繞中心軸線95分布在壓縮機(jī)流動(dòng)路徑中。具體地說，多個(gè)回流葉片664可圍繞中心軸線95徑向分布在回轉(zhuǎn)裝置662中。多個(gè)回流葉片664可與其它裝置一起配置為在進(jìn)入最后階段部分603之前減小氣體15中的漩渦。
[0097]擴(kuò)散器661和回轉(zhuǎn)裝置662可由壓縮機(jī)殼體位于第一階段動(dòng)力葉輪631下游的內(nèi)表面以及隔膜球狀體663的外表面形成。隔膜球狀體663至少一部分可由多個(gè)回流葉片664支撐。例如，多個(gè)回流葉片664可包括內(nèi)孔或通道，緊固件(例如固定螺栓)可穿過內(nèi)孔或通道并且附接到隔膜球狀體663上。
[0098]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，兩階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)701可配置為各個(gè)階段獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。具體地說，第一階段動(dòng)力葉輪631可旋轉(zhuǎn)地從最后階段動(dòng)力葉輪633解耦，并且配置為獨(dú)立旋轉(zhuǎn)(例如，以不同角速度)。例如，第一階段動(dòng)力葉輪631可由第一階段軸承系統(tǒng)651支撐且由第一階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器641驅(qū)動(dòng)。同樣地，最后階段動(dòng)力葉輪633可由最后階段軸承系統(tǒng)653支撐且由最后階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器643驅(qū)動(dòng)。在此實(shí)施例中，每一階段驅(qū)動(dòng)和軸承系統(tǒng)均可彼此物理解耦，并且具有獨(dú)立的動(dòng)力和控制裝置。例如，每一階段均可具有其獨(dú)立的5軸AMB控制器(4個(gè)徑向，1個(gè)軸向)及其各自的可變頻驅(qū)動(dòng)裝置(VFD)。
[0099]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一階段部分601和最后階段部分603還可包括與上述單階段實(shí)施例類似的獨(dú)立內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)。具體地說，第一階段部分601可包括配置為通過龍頭接收來自隔膜部分660的氣體15的第一階段冷卻系統(tǒng)，且最后階段部分603可包括配置為通過龍頭接收來自壓縮機(jī)排氣孔625的氣體15的最后階段冷卻系統(tǒng)。另一選擇是，雙階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)701可包括共享冷卻系統(tǒng)。
[0100]圖6是示例性多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的剖面?zhèn)纫晥D。具體地說，圖示的多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702還具體實(shí)施為具有側(cè)向排放裝置的徑向饋入離心氣體壓縮機(jī)。此處，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702包括提供三階段壓縮的三個(gè)動(dòng)力葉輪630，其中每一動(dòng)力葉輪均獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。在替代實(shí)施例中，多個(gè)葉輪可與不能獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的單階段軸承布置固定在一起。
[0101]多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702可包括圖5中所述的基本部件，外加一個(gè)或多個(gè)中間階段裝置。具體地說，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702包括如上所述的第一階段部分601、最后階段部分603和隔膜部分660。另外，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702包括中間階段部分602和管道連接的隔膜部分670。
[0102]中間階段部分602大致類似于上述第一階段部分601。具體地說，中間階段部分602包括中間階段動(dòng)力葉輪632、中間階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器642、中間階段壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)652和中間階段中軸612，所有部件均與上述第一階段部分601的相似結(jié)構(gòu)類似。中間階段部分602還可包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器線束645、內(nèi)部軸承線束656以及內(nèi)部冷卻系統(tǒng)(未顯示)，分別與上述驅(qū)動(dòng)器線束644、軸承線束655以及內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780類似。
[0103]管道連接的隔膜部分670與隔膜部分660類似；但是，管道連接的隔膜部分670還包括一個(gè)或多個(gè)通道，其從中間階段中軸612延伸，伸出管道連接的隔膜部分670外。具體地說，管道連接的隔膜部分670可包括常規(guī)特征，例如擴(kuò)散器671、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子672、隔膜球狀體673和多個(gè)回流葉片674。但是，管道連接的隔膜部分670可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)通道，其配置為穿過內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器線束645、內(nèi)部軸承線束656和/或內(nèi)部冷卻系統(tǒng)部件，從中間階段部分602伸出。
[0104]例如，管道連接的隔膜部分670還可包括轉(zhuǎn)子接口 675、隔膜球狀體路徑676、回流葉片路徑677和隔膜出口 678。轉(zhuǎn)子接口 675可包括隔膜球狀體673中與中間階段部分602的內(nèi)部部分連接的空腔和開口。隔膜球狀體路徑676是穿過隔膜球狀體673到達(dá)回流葉片路徑677的通道。回流葉片路徑677是穿過至少一個(gè)回流葉片674到達(dá)隔膜出口 678的通道。
[0105]如圖所示，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702開始于徑向壓縮機(jī)進(jìn)氣孔620的吸入端97處。繼續(xù)向下游，徑向壓縮機(jī)進(jìn)氣孔620耦合至第一階段部分601，第一階段部分601接著耦合至隔膜部分660，隔膜部分660接著耦合至中間階段部分602，中間階段部分602接著耦合至管道連接的隔膜部分670，管道連接的隔膜部分670接著耦合至最后階段部分603，最后階段部分603接著耦合至并且終接壓縮機(jī)排氣孔625。
[0106]因此，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702可大致與上述具有中間階段部分602的雙階段實(shí)施例類似，中間階段部分602耦合至管道連接的隔膜部分670并且設(shè)置在隔膜部分660與最后階段部分603之間。此外，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702可通過添加耦合至附加管道連接的隔膜部分670的附加中間階段部分602而延伸為包括附加階段。
[0107]如上所述，用于第一階段部分601的驅(qū)動(dòng)器線束644、軸承線束655和/或內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780(圖4)的導(dǎo)管可經(jīng)由吸入端97上的進(jìn)入端口 617離開第一階段中軸611。同樣地，用于最后階段部分603的驅(qū)動(dòng)器線束644、軸承線束655和/或內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)780的導(dǎo)管可經(jīng)由排放端98上的進(jìn)入端口 619離開最后階段中軸613。對(duì)于每一中間階段部分602，用于內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器線束645、內(nèi)部軸承線束656和/或內(nèi)部冷卻系統(tǒng)(未顯示)的導(dǎo)管均可經(jīng)由隔膜出口 678離開中間階段中軸612。
[0108]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702可包括附加階段。具體地說，盡管此處多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702具體實(shí)施為具有三個(gè)階段，但可添加附加中間階段部分602。例如，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702可包括多個(gè)彼此耦合并提供附加壓縮階段的中間階段部分 602。
[0109]如上所述，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702可配置為各個(gè)階段獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。具體地說，一個(gè)或多個(gè)階段可旋轉(zhuǎn)解耦，以便彼此獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。同樣地，每一階段的驅(qū)動(dòng)和軸承系統(tǒng)可彼此物理解耦，并且具有獨(dú)立的動(dòng)力和控制裝置。另一選擇是，一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力葉輪630可彼此旋轉(zhuǎn)接合，這樣其可進(jìn)行勻速旋轉(zhuǎn)或相關(guān)旋轉(zhuǎn)。因此，多階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)702可包括獨(dú)立階段和相關(guān)階段。
[0110]工業(yè)實(shí)用性
[0111]本實(shí)用新型一般適用于整合在工業(yè)壓縮機(jī)中的動(dòng)力供應(yīng)裝置，具體地說是工業(yè)氣體壓縮機(jī)。但是，所述實(shí)施例不局限于與特定類型的氣體壓縮機(jī)(例如，離心壓縮機(jī)、軸向壓縮機(jī)等)結(jié)合使用。氣體壓縮機(jī)用于將工藝氣體從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置，例如離心氣體壓縮機(jī)。離心氣體壓縮機(jī)通常用于石油和天然氣行業(yè)，用于移除處理廠或管道中的天然氣。離心氣體壓縮機(jī)由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)或任何其它動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)。
[0112]根據(jù)模型，工業(yè)氣體壓縮機(jī)可具有1-12個(gè)階段以處理各種入口流和壓力比。工業(yè)氣體壓縮機(jī)可產(chǎn)生超過5:1的比率，而多階段串聯(lián)安裝的壓縮機(jī)可產(chǎn)生接近40:1的壓力比。另外，工業(yè)氣體壓縮機(jī)可適應(yīng)牢固可靠操作的API617。模塊化工業(yè)氣體壓縮機(jī)設(shè)計(jì)簡化了再分階段工業(yè)氣體壓縮機(jī)以滿足變化的現(xiàn)場條件。如果具體實(shí)施為工業(yè)氣體壓縮機(jī)，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700可具有，例如1300立方米/分鐘、至少50立方米/分鐘、在50-1300立方米/分鐘、250-500立方米/分鐘和300-700立方米/分鐘之間的氣體流。同樣地，如果具體實(shí)施為工業(yè)氣體壓縮機(jī)，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700可具有，例如30，000 kPa、至少10,000kPa、在 10，000-30，000 kPa、11，000-21，000 kPa和 20，000-26，000 kPa之間的壓力額定值。同樣地，如果具體實(shí)施為工業(yè)氣體壓縮機(jī)，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700可具有，例如275 kj/kg、至少 100 kj/kg、在 100-275 kJ/kgU00-210 kj/kg 和 200-260 kj/kg 之間的最大熱值。同樣地，如果具體實(shí)施為工業(yè)氣體壓縮機(jī)，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700可具有，例如24，000 rpm、至少7，000 rpm、在 7，000-24，000 rpm, 10，000-12，500 rpm 和 12，000-17，000 rpm 之間的最高速度。
[0113]內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700形成有壓縮機(jī)流動(dòng)路徑，在此處氣體15由壓縮機(jī)進(jìn)氣孔720接納，由動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730壓縮和推進(jìn)，并且由壓縮機(jī)排氣孔725排放。在操作中，氣體15進(jìn)入吸入端97處的壓縮機(jī)進(jìn)氣孔720，在一個(gè)或多個(gè)階段中壓縮，并且在壓縮機(jī)排氣孔725處擴(kuò)散、收集和排放。動(dòng)力(例如，電力)經(jīng)由外部動(dòng)力供應(yīng)接口 705從外部源(例如，電網(wǎng)、本地發(fā)電機(jī)、可變頻驅(qū)動(dòng)裝置VFD等)提供到內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)700。另外，控制信號(hào)、反饋信號(hào)的通信也可經(jīng)過外部電力供應(yīng)接口 705或其它通信鏈。
[0114]在內(nèi)部將動(dòng)力提供給內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740，接著通過(例如)安裝至中軸715上的定子742和(例如)嵌入動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730中的轉(zhuǎn)子741的相互作用使動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子730旋轉(zhuǎn)。另外，可將電力提供給壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750 (使用AMB的位置)。內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器740和壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)750兩者均可使用其各自的控制系統(tǒng)和線束(通信鏈)被本地或遠(yuǎn)程控制。如上所述，一個(gè)或多個(gè)階段可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。因此，可根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)參數(shù)靜態(tài)調(diào)整每一階段。另外，可在檢測瞬變條件時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整每一階段，例如浪涌條件。
[0115]在某些情況下，本實(shí)用新型揭示的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的實(shí)施例適用于離心氣體壓縮機(jī)的使用、操作、維護(hù)、修理和改進(jìn)，并且可用于提高性能和效率、減少維護(hù)和修理、和/或降低成本。另外，本實(shí)用新型揭示的控制系統(tǒng)的實(shí)施例可適用于離心氣體壓縮機(jī)壽命的任何階段，從設(shè)計(jì)原形和第一次制造直至壽命終結(jié)。因此，作為一種預(yù)防措施、甚至是回應(yīng)于一次事件，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)可與現(xiàn)有離心氣體壓縮機(jī)的改造或改進(jìn)結(jié)合使用。
[0116]更具體地說，具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)在改進(jìn)的轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)健性和性能都是有利的。本實(shí)用新型包含的動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子或動(dòng)力葉輪可通過使驅(qū)動(dòng)器和轉(zhuǎn)子兩者同軸和協(xié)同定位來顯著縮短壓縮驅(qū)動(dòng)裝置的軸向長度。這樣，可減少或消除若干轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)復(fù)雜化。本實(shí)用新型包含的磁性軸承可進(jìn)一步增強(qiáng)與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)特性相關(guān)的控制和平衡。本實(shí)用新型包含的磁性軸承還可在實(shí)現(xiàn)共享動(dòng)力供應(yīng)的協(xié)同益處時(shí)(即，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器為電動(dòng)的情況)提供更大效率和較小排放。
[0117]并且，由于不存在穿透壓縮機(jī)殼體的旋轉(zhuǎn)軸，因此外部動(dòng)力供應(yīng)接口可靜態(tài)密封到壓縮機(jī)殼體上。此可供在具有惡劣操作環(huán)境(例如，水下、加壓、研磨/腐蝕等環(huán)境)以及清潔環(huán)境的應(yīng)用裝置中使用。此還可供在具有強(qiáng)腐蝕性氣體成分(化學(xué)活躍氣體、水、固體)的氣體應(yīng)用裝置中使用。
[0118]此外，可消除與軸連器相關(guān)的附加部件，并且減少不必要的子系統(tǒng)可降低總成本。同樣地，可通過這一創(chuàng)新緩解動(dòng)態(tài)密封的設(shè)計(jì)和維護(hù)挑戰(zhàn)。另外，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)可占用較小的面積并且“所有包括的”設(shè)計(jì)均可用于海底應(yīng)用，尤其是傳動(dòng)軸不需要油的情況。
[0119]可通過解耦和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子提高性能。如上所述，每一壓縮階段都有獨(dú)立操作和控制的可能性。當(dāng)用于多階段配置時(shí)，由于自由選擇每一階段的速度，因此可能有新的壓縮配置。另外，由于能夠調(diào)節(jié)獨(dú)立葉輪速度來克服當(dāng)?shù)乩擞織l件，因此，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)可與合適于改進(jìn)操作范圍的防浪涌控制器組合在一起。
[0120]前面的詳細(xì)描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，并不意圖限制本實(shí)用新型或本實(shí)用新型的應(yīng)用和使用。所述實(shí)施例并不局限于與特定類型的驅(qū)動(dòng)器及驅(qū)動(dòng)機(jī)器或驅(qū)動(dòng)器及驅(qū)動(dòng)機(jī)器的組合結(jié)合使用。例如，所述驅(qū)動(dòng)器可為電動(dòng)馬達(dá)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)或其它緊湊型旋轉(zhuǎn)機(jī)器。又如，驅(qū)動(dòng)機(jī)器可為氣體壓縮機(jī)、泵、制冷劑壓縮機(jī)或其它旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)器。因此，雖然本實(shí)用新型為方便說明的目的描述和敘述為在電力馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的離心氣體壓縮機(jī)中實(shí)施，但應(yīng)明了其可在各種其它類型的驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)機(jī)器，以及各種其它系統(tǒng)和環(huán)境中實(shí)施。此夕卜，本實(shí)用新型不受任何前述部分中的任何理論約束。還應(yīng)理解，圖解可能夸大了尺寸和圖形說明，以便更好地圖解所示的引用項(xiàng)，除非有明確說明，否則不應(yīng)當(dāng)將其視為限制。
【權(quán)利要求】
1.一種具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700),其特征在于，包括: 壓縮機(jī)殼體(710)； 內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(740),其包括轉(zhuǎn)子(741)和定子(742),所述轉(zhuǎn)子(741)和所述定子(742)位于所述壓縮機(jī)殼體內(nèi)，所述定子(742 )相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子(741)軸向向內(nèi)設(shè)置；及 動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730),其包括圍繞中心軸線(95)延伸的環(huán)形體〔730、葉輪孔表面(732)和配置成圍繞所述中心軸線(95)旋轉(zhuǎn)的一系列葉輪葉片(733),所述葉輪孔表面(732)包圍所述定子(742)； 其中，所述轉(zhuǎn)子(741)固定至所述葉輪孔表面(732 )并位于所述葉輪孔表面(732 )內(nèi)，且所述轉(zhuǎn)子(741)配置為使所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)響應(yīng)于所述定子(742)施加的力圍繞所述中心軸線(95)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700),其特征在于，進(jìn)一步包括: 外部動(dòng)力供應(yīng)接口(705),其包括動(dòng)力管道，所述動(dòng)力管道配置為接收來自外部動(dòng)力源的電力并且將所述電力提供至所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700)內(nèi)； 中軸(715),其固定至所述壓縮機(jī)殼體(710)并配置為支撐所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(740)和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730),所述中軸(715)包括至少一個(gè)內(nèi)部通道，所述至少一個(gè)內(nèi)部通道包括進(jìn)入端口(719)； 壓縮機(jī)進(jìn)氣孔(720),其配置為接收氣體進(jìn)入所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700):^ 壓縮機(jī)排氣孔(725),其配置為排放來自所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700)的所述氣體；且其中，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(740)進(jìn)一步包括動(dòng)力供應(yīng)裝置(744),其從所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(740)延伸穿過所述中軸(715)的至少一個(gè)內(nèi)部通道和所述進(jìn)入端口( 719)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700),其特征在于，進(jìn)一步包括壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)(750),所述壓縮機(jī)軸承系統(tǒng)(750)包括一個(gè)或多個(gè)磁性軸承，所述磁性軸承固定至所述中軸(715),且配置為圍繞所述中心軸線(95)旋轉(zhuǎn)地支撐所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子〔73(0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700),其特征在于，所述壓縮機(jī)殼體(710)包括平衡活塞空腔(717)；且 其中所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)進(jìn)一步包括平衡活塞(736),所述平衡活塞(736)包括平衡活塞密封件(737)和活塞頭(738),所述平衡活塞(736)設(shè)置在所述平衡活塞空腔(717)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700),其特征在于，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(740)為永磁電動(dòng)馬達(dá)，所述轉(zhuǎn)子(741)包括永磁體，且所述定子(742)包括馬達(dá)定子線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700),其特征在于，所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)進(jìn)一步配置為壓縮氣體(15),所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700)進(jìn)一步包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)(780),所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)(780)配置為接收所述氣體(15)的一部分，以及將來自所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(740)和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)中至少一者的熱量交換到所述氣體(15)的所述部分，并且隨后排放來自所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)(780)的所述氣體(15)的所述部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700),其特征在于，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器冷卻系統(tǒng)(780)包括: 排放栓(781),其配置為排放部分來自所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)下游的所述氣體(15)； 冷卻管道(782 )，其連接至所述排放栓(781)上； 歧管(783),其連接至所述冷卻管道(782)并配置為將所述氣體(15)的所述部分分布到所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(740)和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)中所述至少一者中；及 回流管道(784)和吸風(fēng)口(785),其配置為排放所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)上游的所述氣體(15)的所述部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(700),其特征在于，所述壓縮機(jī)殼體(710)包括平衡活塞空腔(717)； 其中，所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)進(jìn)一步包括位于所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)下游端處的平衡活塞(736),所述平衡活塞(736)設(shè)置在所述平衡活塞空腔(717)中；且 其中所述回流管道(784)用于將所述平衡活塞空腔(717)與所述吸風(fēng)口(785)氣動(dòng)連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(701),其特征在于，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(740 )和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730 )包括在最后階段部分(603 )中，且所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)配置為最后階段動(dòng)力葉輪(633),所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(701)進(jìn)一步包括: 第一階段部分(601),其包括第一階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(641)以及第一階段動(dòng)力葉輪(631),所述第一階段部分(601)位于所述最后階段部分(603)的上游；和 隔膜部分(660),其連接至所述第一階段部分(601)和所述最后階段部分(603),所述隔膜部分(660)配置為引導(dǎo)從所述第一階段部分(601)排放的徑向流體進(jìn)入所述最后階段部分(603)中形成為軸向流體；且 其中，所述第一階段動(dòng)力葉輪(631)從所述最后階段動(dòng)力葉輪(633)旋轉(zhuǎn)分離并配置為獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(702),其特征在于，所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(740 )和所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730 )包括在最后階段部分(603 )中，所述動(dòng)力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(730)配置作為最后階段動(dòng)力葉輪(633),所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(702)進(jìn)一步包括: 第一階段部分(601),其包括第一階段動(dòng)力葉輪(631),所述第一階段動(dòng)力葉輪(631)由第一階段中軸(611)支撐并由第一階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(641)驅(qū)動(dòng)； 隔膜部分(660),其聯(lián)接至所述第一階段部分(601)的下游并位于所述第一階段部分(601)的下游，所述隔膜部分(660)配置為引導(dǎo)從所述第一階段部分(601)排放的第一徑向流體成為第一軸向流體； 中間階段部分(602),其連接至所述隔膜部分(660)并位于所述隔膜部分(660)的下游，所述中間階段部分(602)包括中間階段動(dòng)力葉輪(632),所述中間階段動(dòng)力葉輪(632)由中間階段中軸(612 )支撐并由中間階段內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器(642 )驅(qū)動(dòng)；及 管道連接的隔膜部分(670),其連接至所述最后階段部分(603)并位于所述最后階段部分(603)的下游，所述管道連接的隔膜部分(670)配置為引導(dǎo)從所述中間階段部分(602)排放的第二徑向流體成為第二軸向流體，所述管道連接的隔膜部分(670)包括從所述中間階段中軸(612 )延伸出所述管道連接的隔膜部分(670 )的通道。
【文檔編號(hào)】F04D25/06GK204213044SQ201420569831
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】W·菲樂 申請(qǐng)人:索拉透平公司