包括轴承冷却通道的涡轮压缩机的制作方法

本发明涉及一种涡轮压缩机，且更具体来说，涉及一种能够非常快速地冷却支撑旋转轴杆的推力轴承和容纳在邻近于轴承冷却水通道的前空气通道中的冷却气体的涡轮压缩机。

背景技术：

1、涡轮压缩机或涡轮鼓风机为离心泵，所述离心泵吸入和压缩外部空气或气体且接着通过使叶轮高速旋转而将压缩空气或气体吹出，且通常用以传送粉末或用于污水处理设备处的曝气，且当前用于工业工艺和车辆。

2、在涡轮压缩机中，为了使叶轮高速旋转，电动机和轴承不可避免地产生高摩擦热，且因此需要对诸如电动机和轴承的主要热源进行冷却。

3、在图1中示出现有涡轮压缩机的实例。现有涡轮压缩机(1)包含：安装在外壳(2)中的电动机(3)、由电动机(3)旋转的旋转轴杆(4)、支撑旋转轴杆(4)的一对轴颈轴承(5)、支撑旋转轴杆(4)的后端的推力轴承(6)、用于强制性地使容纳在冷却空气通道(8)中的冷却气体(g)循环的冷却风扇(7)，以及耦合到旋转轴杆(4)的前端的叶轮(9)。

4、现有涡轮压缩机(1)具有循环结构，其中通过冷却风扇(7)沿着冷却空气通道(8)循环的冷却气体(g)冷却电动机(3)以及轴承(5)和轴承(6)且接着返回到冷却风扇(7)。

5、然而，在现有涡轮压缩机(1)中，由于推力轴承(6)需要承受由叶轮(9)产生的相对较高的轴向负载，因此需要具有适当大小(即，相对较大半径)的推力转轮，推力转轮的尖端速度在高速旋转下过度增加，且因此叶轮(9)的风阻损耗增加。

6、此外，在现有涡轮压缩机(1)中，归因于施加到推力轴承(6)的相对较高的轴向负载，推力轴承(6)产生由轴颈轴承产生的热量的至少五倍的热量，且推力轴承(6)的击穿可显著地减少涡轮压缩机的使用寿命。

7、在现有涡轮压缩机(1)中，尽管容纳在冷却空气通道(8)中的冷却气体(g)冷却推力轴承(6)，但可不充分地去除由推力轴承(6)产生的热量。

8、在现有涡轮压缩机(1)中，因为冷却气体(g)可能不冷却旋转轴杆(4)的内部，而是仅冷却旋转轴杆(4)的表面，所以旋转轴杆(4)可发生严重热膨胀。另外，因为推力轴承(6)安置在旋转轴杆(4)的后端处，与叶轮(9)相对，所以在制造涡轮压缩机(1)时，考虑到操作期间旋转轴杆(4)的热膨胀，需要确保叶轮(9)的叶片与外壳(10)之间有足够大的间隙，且因此叶轮(9)的性能可能劣化。

技术实现思路

1、技术难题

2、本发明提供一种涡轮压缩机，所述涡轮压缩机具有改进的结构以非常快速地冷却支撑旋转轴杆的推力轴承和容纳在邻近于轴承冷却水通道的前空气通道中的冷却气体。

3、技术解决方案

4、根据本发明的方面，提供一种涡轮压缩机，所述涡轮压缩机能够压缩气体且将压缩气体供应到外部，涡轮压缩机包含：压缩气体入口，通过所述压缩气体入口吸入气体；叶轮，用于压缩通过压缩气体入口引入的气体；压缩气体出口，由叶轮压缩的气体通过所述压缩气体出口排放到外部；压缩单元，包含从压缩气体入口连接到压缩气体出口的压缩气体通道；电动机，包含具有耦合到叶轮的末端的旋转轴杆以使叶轮旋转；外壳，包含用于容纳电动机的电动机容纳空间；冷却空气通道，设置成穿过电动机容纳空间且形成为使容纳在其中的冷却气体循环；冷却水通道，形成为使能够冷却外壳的冷却液体循环；以及推力轴承，安置在旋转轴杆的末端处，其中冷却水通道包含安置在距推力轴承预定距离内以冷却推力轴承的轴承冷却水通道。

5、轴承冷却水通道可沿着旋转轴杆的径向方向延伸预定长度以允许冷却液体沿着旋转轴杆的径向方向流动。

6、旋转轴杆可包含对应于推力轴承的推力轴承转轮，且轴承冷却水通道可以对应于推力轴承转轮的位置和形状设置。

7、涡轮压缩机可更包含安置在叶轮与推力轴承之间的轴承的轴颈轴承作为支撑旋转轴杆，且轴颈轴承可安置在轴承冷却水通道下方。

8、推力轴承和轴颈轴承可为空气轴承。

9、冷却空气通道可包含穿透外壳以冷却外壳的空气通道，且冷却水通道可包含穿透外壳以冷却外壳的水通道。

10、冷却水通道可设置成与容纳在冷却空气通道中的冷却气体交换热量，且穿透外壳的空气通道和穿透外壳的水通道可沿着旋转轴杆的纵向方向延伸，且沿着旋转轴杆的圆周方向交替安置。

11、旋转轴杆可包含沿着纵向方向延伸的中空部，且冷却空气通道可包含穿透旋转轴杆的中空部的空气通道。

12、旋转轴杆可包含：多个部件，包含沿着纵向方向延伸的中空部；以及系紧螺栓，沿着旋转轴杆的纵向方向延伸以依序穿透多个部件的中空部且将多个部件可拆卸地耦合到叶轮。

13、压缩气体通道可在空间上与冷却空气通道分离以防止压缩气体通道内部的气体穿透到冷却空气通道中，且涡轮压缩机可更包含用于强制性地使容纳在冷却空气通道中的冷却气体循环的冷却风扇。

14、冷却风扇可安置在旋转轴杆的后端处且通过旋转轴杆的力矩旋转。

15、冷却空气通道可包含空气通道，在穿透旋转轴杆的中空部之后，通过所述空气通道将气体排放到叶轮的前侧。

16、有利效应

17、根据本发明，一种涡轮压缩机包含：压缩气体入口，通过所述压缩气体入口吸入气体；叶轮，用于压缩通过压缩气体入口引入的气体；压缩气体出口，由叶轮压缩的气体通过所述压缩气体出口排放到外部；压缩单元，包含从压缩气体入口连接到压缩气体出口的压缩气体通道；电动机，包含具有耦合到叶轮的末端的旋转轴杆以使叶轮旋转；外壳，包含用于容纳电动机的电动机容纳空间；冷却空气通道，设置成穿过电动机容纳空间且形成为使容纳在其中的冷却气体循环；冷却水通道，形成为使能够冷却外壳的冷却液体循环；以及推力轴承，安置在旋转轴杆的末端处，冷却水通道包含安置在距推力轴承预定距离内以冷却推力轴承的轴承冷却水通道，且因此可非常快速地冷却支撑旋转轴杆的推力轴承和容纳在邻近于轴承冷却水通道的前空气通道中的冷却气体。

技术特征：

1.一种涡轮压缩机，能够压缩气体且将所述压缩气体供应到外部，所述涡轮压缩机包括：

2.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述轴承冷却水通道沿着所述旋转轴杆的径向方向延伸预定长度以允许所述冷却液体沿着所述旋转轴杆的所述径向方向流动。

3.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述旋转轴杆包括对应于所述推力轴承的推力轴承转轮，且

4.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，更包括安置在所述叶轮与所述推力轴承之间的轴颈轴承作为支撑所述旋转轴杆的轴承，

5.根据权利要求4所述的涡轮压缩机，其中所述推力轴承和所述轴颈轴承为空气轴承。

6.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述冷却空气通道包括穿透所述外壳以冷却所述外壳的空气通道，且

7.根据权利要求6所述的涡轮压缩机，其中所述冷却水通道设置成与容纳在所述冷却空气通道中的所述冷却气体交换热量，且

8.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述旋转轴杆包括沿着纵向方向延伸的中空部，且

9.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述旋转轴杆包括：

10.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述压缩气体通道在空间上与所述冷却空气通道分离以防止所述压缩气体通道内部的所述气体穿透到所述冷却空气通道中，且

11.根据权利要求10所述的涡轮压缩机，其中所述冷却风扇安置在所述旋转轴杆的后端处且通过所述旋转轴杆的力矩旋转。

12.根据权利要求8所述的涡轮压缩机，其中所述冷却空气通道包括空气通道，在穿透所述旋转轴杆的所述中空部之后，通过所述空气通道将所述气体排放到所述叶轮的前侧。

技术总结
本发明涉及一种涡轮压缩机，包括：压缩气体抽吸口，用于抽吸气体；叶轮，压缩通过压缩气体抽吸口引入的气体；压缩气体排放口，由叶轮压缩的气体通过所述压缩气体排放口排放到外部；压缩单元，包括从压缩气体抽吸口连接到压缩气体排放口的压缩气体流动路径；电动机，包括旋转轴杆，所述旋转轴杆的一个末端部分耦合到叶轮以便使叶轮旋转；外壳，具备用于容纳电动机的电动机容纳空间；冷却空气通道，设置成穿过电动机容纳空间且形成为使得容纳在其中的冷却气体可流动；冷却通道，形成为使得用于冷却外壳的冷却液体可流动通过；推力轴承，布置在旋转轴杆的一个末端部分处，冷却通道包括安置在距推力轴承预设距离内以便冷却推力轴承的轴承冷却水通道。根据本发明，存在快速地冷却容纳在邻近于轴承冷却通道的前空气通道中的冷却气体和支撑旋转轴杆的推力轴承的效应。

技术研发人员：金庆秀
受保护的技术使用者：填易涡轮机械商贸有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15