CZ2004330A3 - Stroj s oběžným kolem - Google Patents

Stroj s oběžným kolem Download PDF

Info

Publication number
CZ2004330A3
CZ2004330A3 CZ2004330A CZ2004330A CZ2004330A3 CZ 2004330 A3 CZ2004330 A3 CZ 2004330A3 CZ 2004330 A CZ2004330 A CZ 2004330A CZ 2004330 A CZ2004330 A CZ 2004330A CZ 2004330 A3 CZ2004330 A3 CZ 2004330A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
shaft
impeller
electric
bearings
machine
Prior art date
Application number
CZ2004330A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ303563B6 (cs
Inventor
Werner Dipl. Ing. Bosen
Original Assignee
Atlas Copco Energas Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Copco Energas Gmbh filed Critical Atlas Copco Energas Gmbh
Publication of CZ2004330A3 publication Critical patent/CZ2004330A3/cs
Publication of CZ303563B6 publication Critical patent/CZ303563B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/059—Roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5853—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps heat insulation or conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1735—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/08—Insulating casings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Description

(57) Anotace:
Stroj s oběžným kolem je proveden s turborotorem (3) sestávajícím z hřídele (1) a oběžného kola (2) a s elektrickým strojem (4) s elektrickým rotorem (5). Oběžné kolo (2) je uspořádáno letmo na jednom konci hřídele (1). Elektrický rotor (5) je spojen s hřídelem (1) turborotoru (3). Elektrický rotor (5) je na druhém konci hřídele (1) rovněž uspořádán letmo. Hřídel (1) je v hřídelových ložiscích (6) uložen v ložiskové skříni (7), která hřídelová ložiska (6) tepelně odděluje od elektrického stroje (4).
CM
N
O • ···· · 'VV 7-<χ>4
01-76-04-Ma
Stroj s oběžným kolem
Oblast techniky
Vynález se týká stroje s oběžným kolem, s turborotorem sestávajícím z hřídele a oběžného kola a s elektrickým strojem s elektrickým rotorem, přičemž oběžné kolo je uspořádáno letmo na jednom konci hřídele, a přičemž elektrický rotor je spojen s hřídelem turborotoru.
Dosavadní stav techniky
U strojů s oběžným kolem známých z praxe, s výše popsanými znaky, je hřídel uložen na obou stranách elektrického rotoru. Takové vytvoření turborotoru představuje vysoké požadavky na potřebnou přesnost výroby úložných otvorů pro ložiska. Tato skutečnost má zvláštní význam zejména při použití rychloběžných vysoce přesných valivých ložisek, která vyžadují přesnost lícování ložisek v extrémně úzkém tolerančním rozsahu. Tato přesnost lícování se navíc i u velmi přesné výroby všech zúčastněných součástí při provozu může často ztratit v důsledku různých deformací vlivem teplot. Deformace způsobené teplotami přitom zčásti vyplývají jednak ze značného vyvíjení tepla u rychloběžných elektrických strojů a jednak z častého používání strojů s oběžným kolem jak při vysokých teplotách, například jako turbokompresor, tak i při nízkých, zejména kryogenních, teplotách, například jako turbíny na zkapalněný vzduch. Nevýhodou je dále to, že přístup k elektrickému rotoru vyžaduje velké náklady na demontáž.
• · · · • · · · · · · • · ·
Úkolem vynálezu proto je vytvořit stroj s oběžným kolem se znaky popsanými v úvodu tak, aby při tepelně zatíženém provozu byla zaručena velká přesnost lícování mezi hřídelovými ložisky. Dále by měl být elektrický rotor snadno přístupný.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol splňuje stroj s oběžným kolem, s turborotorem sestávajícím z hřídele a oběžného kola a s elektrickým strojem s elektrickým rotorem, přičemž oběžné kolo je uspořádáno letmo na jednom konci hřídele, a přičemž elektrický rotor je spojen s hřídelem turborotoru, podle vynálezu, jehož podstatou je, že elektrický rotor je na druhém konci hřídele rovněž uspořádán letmo, přičemž hřídel je v hřídelových ložiscích uložen v ložiskové skříni, která hřídelová ložiska tepelně odděluje od elektrického stroje.
Hřídelová ložiska a ložisková skříň přitom tvoří uzavřenou jednotku. Úložné otvory pro ložiska ve skříni proto mohou být vyrobeny na jediné upnutí. Tím je umožněna velmi vysoká přesnost výroby při současných malých nákladech. Turborotor se proto vyznačuje vysokou přesností chodu a malým třením v ložiscích. Tepelným oddělením hřídelových ložisek od elektrického stroje, které je podle vynálezu provedeno, se zredukují teplem způsobená pnutí a geometrické změny v ložiscích. Ložisková skříň podle vynálezu přitom představuje účinnou ochranu proti zčásti značnému vyvíjení tepla ve vzduchové mezeře mezi rotorem a statorem elektrického stroje. Uspořádání podle vynálezu je však výhodné i při vzniku velmi hlubokých teplot, zejména při kryogenních teplotách, které existují například při provozu stroje s oběžným kolem ve zkapalňovacím zařízení. Celkově se zapouzdřením hřídelových ložisek ve společné ložiskové skříni dále zvýší přesnost chodu turborotoru a tření v ložiscích dále poklesne. Navíc je elektrický rotor snadno přístupný • 9
9 9 ···#· • · · • · · · · ·
9 9 9 • · β • · « » 9 9 z čelní strany rotoru, aniž by bylo nutno demontovat části hřídelového ložiska. Tím je umožněna například snadná montáž a demontáž rotoru.
Oběžné kolo může být vytvořeno jako oběžné kolo kompresoru pro jeden kompresní stupeň a elektrický rotor může být vytvořen jako hnaný díl elektromotoru. Alternativně k tomu je však rovněž možné vytvořit oběžné kolo jako turbínové oběžné kolo pro jeden expanzní stupeň a elektrický rotor vytvořit jako hnací díl generátoru.
Ložisková skříň s výhodou obsahuje hřídelové průchodky pro hřídel turborotoru, opatřené tepelnou izolací, pro ještě další zvýšení tepelné ochrany hřídelových ložisek. Přídavně mohou být části hřídelů mezi ložiskovou skříní a oběžným kolem, popřípadě rotorem, opatřeny přídavnými izolačními prstenci pro ještě další zesílení ochranného účinku. Hřídelová ložiska jsou s výhodou vytvořena jako vysoce přesná valivá ložiska nebo plynová ložiska s úzkou tolerancí. Tím je umožněno přesné a současně levné uložení.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení znázorněném na jediném obrázku. Tento jediný obrázek znázorňuje schematicky částečně v řezu stroj s oběžným kolem podle vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Stroj s oběžným kolem, znázorněný na obrázku, obsahuje turborotor 3_, sestávající z hřídele £ a oběžného kola 2_, a dále elektrický stroj 4, znázorněný pouze částečně, s elektrickým rotorem 5_. Oběžné kolo 2 je uspořádáno letmo na jednom konci hřídele L Elektrický rotor 5_ je spojen s hřídelem 1_ turborotoru 3_ a je rovněž • · letmo uspořádán na druhém konci hřídele L Hřídel 1_ je uložen v hřídelových ložiscích 6. v ložiskové skříni Ί_, která tepelně odděluje hřídelová ložiska 6. od elektrického stroje 4, a která je s výhodou opatřena izolací 8_. Hřídelová ložiska 6. tvoří společně s ložiskovou skříní 7. uzavřenou jednotku. Plochy úložných otvorů pro hřídelová ložiska 6. v ložiskové skříni 7. proto mohou být vyrobeny na jedno upnutí. Tím je umožněna vysoká přesnost výroby při současně nižších nákladech. Tím je možno zaručit velmi vysokou přesnost lícování hřídelových ložisek 6 vůči sobě. Turborotor 3. se proto vyznačuje vysokou přesností chodu a malým třením v uložení.
Tepelné oddělení hřídelových ložisek 6. od elektrického stroje 4 společnou ložiskovou skříní 7. podle vynálezu značně snižuje tepelně způsobená pnutí a geometrické změny v hřídelových ložiscích 6_. Tepelné oddělení přitom představuje účinnou ochranu vůči značnému vyvíjenému teplu ve vzduchové mezeře mezi rotorem 5. a statorem 9 elektrického stroje 4. Tepelné oddělení zaručuje přídavně i účinnou ochranu vůči hlubokým teplotám, zejména kryogenním teplotám. Celkově se tepelným oddělením dále zvýší přesnost chodu turborotoru
3. a tření v uložení ještě sníží. Letmé uspořádání elektrického rotoru 5_ kromě toho umožňuje snadnou přístupnost z čelní strany turborotoru 3., aniž by bylo nutno demontovat části uložení, takže montážní a údržbářské práce jsou snadno proveditelné.
U znázorněného příkladného provedení je oběžné kolo 2 vytvořeno jako turbínové kolo pro turbínu na zkapalněný vzduch a elektrický rotor 5_ je vytvořen jako hnací díl generátoru. Je rovněž možno vytvoření oběžného kola 2. jako oběžného kola kompresoru pro jeden kompresorový stupeň a elektrického rotoru 5. jako hnaného dílu elektromotoru.
• 9
Ložisková skříň 7. obsahuje hřídelové průchodky 10 pro hřídel 1_ turborotoru 3_, opatřené tepelnou izolací. U znázorněného příkladného provedení je upravena izolace 8., která obklopuje ložiskovou skříň 7. a radiálně zasahuje až k hřídelovým průchodkám 10. Části hřídele 1 mezi ložiskovou skříní 7. a oběžným kolem 2, popřípadě rotorem 5_, mohou být přídavně opatřeny izolačními prstenci.
Hřídelová ložiska 6. jsou vytvořena jako vysoce přesná valivá ložiska. Tím je umožněno přesné a současně levné uložení.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Stroj s oběžným kolem, s turborotorem (3) sestávajícím z hřídele (1) a oběžného kola (2) a s elektrickým strojem (4) s elektrickým rotorem (5), přičemž oběžné kolo (2) je uspořádáno letmo na jednom konci hřídele (1), a přičemž elektrický rotor (5) je spojen s hřídelem (1) turborotoru (3), vyznačující se tím, že elektrický rotor (5) je na druhém konci hřídele (1) rovněž uspořádán letmo, přičemž hřídel (1) je v hřídelových ložiscích (6) uložen v ložiskové skříni (7), která hřídelová ložiska (6) tepelně odděluje od elektrického stroje (4).
2. Stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že oběžné kolo (2) je vytvořeno jako kompresorové oběžné kolo pro kompresorový stupeň a elektrický rotor (5) je vytvořen jako hnaný díl elektromotoru.
3. Stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že oběžné kolo (2) je vytvořeno jako turbínové kolo pro expanzní stupeň a elektrický rotor (5) je vytvořen jako hnací díl generátoru.
4. Stroj podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že ložisková skříň (7) obsahuje hřídelové průchodky (10) pro hřídel (1) turborotoru (3), opatřené tepelnou izolací.
5. Stroj podle nároku 1 až 4, vyznačující se tím, že hřídelová ložiska (6) jsou vytvořena jako vysoce přesná valivá ložiska nebo plynová ložiska s úzkou tolerancí.
CZ20040330A 2003-03-12 2004-03-05 Stroj s obežným kolem CZ303563B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10310677A DE10310677A1 (de) 2003-03-12 2003-03-12 Turbomaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2004330A3 true CZ2004330A3 (cs) 2005-10-12
CZ303563B6 CZ303563B6 (cs) 2012-12-12

Family

ID=32892055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20040330A CZ303563B6 (cs) 2003-03-12 2004-03-05 Stroj s obežným kolem

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7077626B2 (cs)
JP (1) JP2004278538A (cs)
CZ (1) CZ303563B6 (cs)
DE (1) DE10310677A1 (cs)
FR (1) FR2852462B1 (cs)
IT (1) ITTO20040148A1 (cs)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005039033B3 (de) * 2005-08-18 2006-11-02 Atlas Copco Energas Gmbh Turbomaschine für Tieftemperaturanwendungen
GB2467965B (en) * 2009-02-24 2015-04-22 Dyson Technology Ltd Rotor assembly
GB2467966B (en) * 2009-02-24 2013-04-03 Dyson Technology Ltd Rotor assembly
US8004102B2 (en) * 2009-04-03 2011-08-23 Praxair Technology, Inc. Refrigeration generation method and system
GB2493974B (en) 2011-08-26 2014-01-15 Dyson Technology Ltd Bearing assembly
DE102016212552A1 (de) * 2016-07-11 2018-01-11 Continental Automotive Gmbh Elektro-Verdichter mit schwingungsgedämpfter, kompakter Lagerung
CN111102233A (zh) * 2020-01-07 2020-05-05 北京中科科仪股份有限公司 一种轴承安装结构及导热脂加注方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2039114C3 (de) * 1970-08-06 1974-11-14 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Kühlungseinrichtung für einen eine Heizungswasser-Umwälzpumpe antreibenden Elektromotor und Verfahren zur Herstellung einer Isolierschicht
US3862443A (en) * 1973-11-15 1975-01-21 Reliance Electric Co Cooling means for bearing structure in dynamoelectric machine
DE2823261C2 (de) * 1978-05-27 1985-05-23 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Elektrische Maschine
FR2504992B1 (fr) * 1981-04-30 1986-11-14 Valbrev Combinaison d'une turbo-machine de compression ou de detente et d'un moteur electrique
DE3126293C2 (de) * 1981-07-03 1983-12-15 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Pumpvorrichtung für sehr kalte Flüssigkeiten
JPS58201559A (ja) * 1982-05-17 1983-11-24 Fanuc Ltd 主軸台の断熱装置
US4728838A (en) * 1986-11-06 1988-03-01 Mandel Sheldon W Assembly for mounting a motor to an insulated wall
US5403150A (en) * 1988-04-28 1995-04-04 Teledyne Industries, Inc. Bearing insulating system for aircraft turbocharger
CH676737A5 (en) * 1988-08-19 1991-02-28 Asea Brown Boveri IC engine exhaust turbocharger - has gas turbine rotor hub with rotary burst collar on side facing hub bearing
JPH0744792Y2 (ja) * 1989-06-06 1995-10-11 日本サーボ株式会社 モータフアン
DE4141106C2 (de) * 1991-12-13 2001-10-04 Papst Licensing Gmbh & Co Kg Radialgebläse
JP3711604B2 (ja) * 1995-12-26 2005-11-02 石川島播磨重工業株式会社 ターボチャージャのハウジング構造
JP2842568B2 (ja) * 1996-07-30 1999-01-06 株式会社フジクラ ヒートパイプ式路面冷却・発電装置
CN2301009Y (zh) * 1997-06-16 1998-12-16 李修太 立式轨道增速水轮发电机
JP2000231982A (ja) * 1998-12-07 2000-08-22 Usui Internatl Ind Co Ltd 流体の加熱圧送装置
DE50107285D1 (de) * 2001-07-06 2005-10-06 Atlas Copco Energas Expansionsturbine für Tieftemperaturanwendungen
DE50100531D1 (de) * 2001-07-06 2003-09-25 Atlas Copco Energas Turbomaschine

Also Published As

Publication number Publication date
FR2852462A1 (fr) 2004-09-17
JP2004278538A (ja) 2004-10-07
US7077626B2 (en) 2006-07-18
FR2852462B1 (fr) 2007-08-17
CZ303563B6 (cs) 2012-12-12
DE10310677A1 (de) 2004-10-07
US20040240995A1 (en) 2004-12-02
ITTO20040148A1 (it) 2004-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5128397B2 (ja) ターボ機械
CN104145099B (zh) 多部段涡轮增压器轴承壳体以及其方法
EP2247838B1 (en) Supercharger arrangement for a piston engine
US20090301053A1 (en) Gas Turbine and Method of Operating a Gas Turbine
JP6441611B2 (ja) ガスタービンの排気部材及び排気室メンテナンス方法
WO2005046021A3 (en) Rotor and bearing system for a turbomachine
US20070169462A1 (en) Gas turbine, especially an aircraft engine
KR20070026230A (ko) 가스 터빈 엔진용 희생성 내측 슈라우드 라이너
CN1378036A (zh) 涡轮机
Boglietti et al. Key design aspects of electrical machines for high-speed spindle applications
FR3108945B1 (fr) Module de turbomachine equipe d’une machine electrique
WO2005059312A3 (de) Zentrierung der leitschaufelkränze in einer turbomaschine sowie montagevorrichtung
CZ2004330A3 (cs) Stroj s oběžným kolem
EP2677640B1 (en) Turbocharger embedding an electrical machine with permanent magnets
FI974401A0 (fi) Foerfarande foer producering av oevertrycksgas
EP2677133B1 (en) Turbocharger embedding an electrical machine with a dc coil
CN110454417A (zh) 一种无主轴型轴流压气机构及压气机
US8388314B2 (en) Turbine inlet casing with integral bearing housing
US6914360B2 (en) Turbomachine
JP4291738B2 (ja) 二軸式ガスタービン
US20120275923A1 (en) Rotor for a turbo-machine
CN222147312U (zh) 一种磁悬浮永磁同步电机
CN216312979U (zh) 一种中空及分体式转子结构的磁悬浮电机
CN103228889B (zh) 排气涡轮增压器
CN113602508B (zh) 一种航空发动机用内置分体式电机安装结构

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20180305