CZ303563B6 - Stroj s obežným kolem - Google Patents

Stroj s obežným kolem Download PDF

Info

Publication number
CZ303563B6
CZ303563B6 CZ20040330A CZ2004330A CZ303563B6 CZ 303563 B6 CZ303563 B6 CZ 303563B6 CZ 20040330 A CZ20040330 A CZ 20040330A CZ 2004330 A CZ2004330 A CZ 2004330A CZ 303563 B6 CZ303563 B6 CZ 303563B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
shaft
impeller
bearing housing
bearings
machine
Prior art date
Application number
CZ20040330A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2004330A3 (cs
Inventor
Bosen@Werner
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)

Abstract

Stroj s obežným kolem je proveden s turborotorem (3) sestávajícím z hrídele (1) a obežného kola (2) a s elektrickým strojem (4) majícím elektrický rotor (5). Hrídel (1) je uložen na hrídelových ložiscích (6) v ložiskové skríni (7), která obsahuje hrídelové pruchodky (10) pro hrídel (1) turborotoru (3). Obežné kolo (2) je usporádáno na jednom konci hrídele (1) letmo. Elektrický rotor (5) je spojen s hrídelem (1) turborotoru (3) a je usporádán na druhém konci hrídele (1) rovnež letmo. Ložisková skrín (7) tepelne oddeluje hrídelová ložiska (6) od elektrického stroje (4) a je obklopena izolací (8), která se rozkládá až k hrídelovým pruchodkám (10) opatreným tepelnou izolací. Cásti hrídele (1) mezi ložiskovou skríní (7) a obežným kolem (2), jakož i mezi ložiskovou skríní (7) a elektrickým rotorem (5) jsou opatreny izolacními prstenci.

Description

Stroj s oběžným kolem
Oblast techniky 5
Vynález se týká stroje s oběžným kolem, zejména pro zařízení na zkapalňování plynu, s turborotorem sestávajícím z hřídele a oběžného kola a s elektrickým strojem majícím elektrický rotor, přičemž hřídel je uložen na hřídelových ložiscích v ložiskové skříni, která obsahuje hřídelové průchodky pro hřídel turborotoru, přičemž oběžné kolo je uspořádáno na jednom konci hřídele letmo, a přičemž elektrický rotor je spojen s hřídelem turborotoru aje uspořádán na druhém konci hřídele rovněž letmo.
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 ztratil v důsledku různých deformací vlivem teplot. Deformace způsobené teplotami přitom zčásti vyplývají jednak ze značného vyvíjení tepla u rychloběžných elektrických strojů a jednak z časného 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.
Podstata vynálezu 30
Úkolem vynálezu proto je vytvořit stroj s oběžným kolem se znaky popsanými v úvodu tak, aby při teplotě zatíženém provozu byla zaručena velká přesnost lícování mezi hřídelovými ložisky. Dále by měl být elektrický rotor snadno přístupný.
Uvedený úkol splňuje stroj s oběžným kolem, zejména pro zařízení na zkapalnění plynu, s turborotorem sestávajícím z hřídele a oběžného kola a s elektrickým strojem majícím elektrický rotor, přičemž hřídel je uložen na hřídelových ložiscích v ložiskové skříni, která obsahuje hřídelové průchodky pro hřídel turborotoru, přičemž oběžné kolo je uspořádáno na jednom konci hřídele letmo, a přičemž elektrický rotor je spojen s hřídelem turborotoru aje uspořádán na druhém kon40 ci hřídele rovněž letmo, podle vynálezu, jehož podstatou je, že ložisková skříň tepelně odděluje hřídelová ložiska od elektrického stroje aje obklopena izolací, která se rozkládá až k hřídelovým průchodkám opatřeným tepelnou izolací, a že části hřídele mezi ložiskovou skříní a oběžným kolem, jakož i mezi ložiskovou skříní a elektrickým rotorem jsou opatřeny izolačními prstenci.
Hřídelová ložiska jsou s výhodou vytvořena jako vysoce přesná valivá ložiska nebo plynová ložiska z úzkou tolerancí.
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, kteréje 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
- I CZ 303563 B6 kryogenních teplotách, které existují například při provozu stroje s oběžným kolem ve zkapalňovacím zařízení. Celkově se zapouzdřením hřídelových ložisek ve společné ložiskové skříní dále zvýší přesnost chodu turborotoru a tření v ložiscích se dále sníží. Navíc je elektrický rotor snadno přístupný 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 ktomu je však rovněž možné vytvořit oběžné kolo jako turbínové oběžné kolo projeden expanzní stupeň a eleki o trický rotor vytvořit jako hnací díl generátoru.
Ložisková skříň tedy s výhodou obsahuje hřídelové průchodky pro hřídel turborotoru, opatřené tepelnou izolací, pro ještě další zvýšení tepelné ochrany hřídelových ložisek. Přídavně tedy mohou být části hřídelů mezi ložiskovou skříní a oběžným kolem, popřípadě rotorem, opatřeny is přídavnými izolačními prstenci pro ještě další zesílení ochranného účinku. Tím, že hřídelová ložiska jsou s výhodou vytvořena jako vysoce přesná valivé ložiska nebo plynová ložiska s úzkou tolerancí, je umožněno přesné a současně levné uložení.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení znázorněném na jediném obrázku (obr. 1). 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 1 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 i turborotoru 3 a je rovněž letmo uspořádán na druhém konci hřídele L Hřídel lje uložen v hřídelových ložiscích 6 v ložiskové skříni 7, 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 najedno 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 zaru45 čuje přídavně i účinnou ochranu vůči hlubokým teplotám, zejména kryogenním teplotám. Celkové 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 projeden kompresorový stupeň a elektrického rotoru 5 jako hnaného dílu elektromotoru.
-2 CZ 303563 B6
Ložisková skříň 7 obsahuje hřídelové průchodky 10 pro hřídel i turborotoru 3, opatřené tepelnou izolací. LJ 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 (2)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    15 1. Stroj s oběžným kolem, zejména pro zařízení na zkapalňování plynu, s turborotorem (3) sestávajícím z hřídele (1) a oběžného kola (2) a s elektrickým strojem (4) majícím elektrický rotor (5), přičemž hřídel (1) je uložen na hřídelových ložiscích (6) v ložiskové skříni (7), která obsahuje hřídelové průchodky (10) pro hřídel (1) turborotoru (3), přičemž oběžné kolo (2) je uspořádáno na jednom konci hřídele (1) letmo, a přičemž elektrický rotor (5) je spojen s hřídelem (1) turborotoru (3) aje uspořádán na druhém konci hřídele (1) rovněž letmo, vyznačující se tím, že ložisková skříň (7) tepelně odděluje hřídelová ložiska (6) od elektrického stroje (4) a je obklopena izolací (8), která se rozkládá až k hřídelovým průchodkám (10) opatřeným tepelnou izolací,
    30 a že části hřídele (1) mezi ložiskovou skříní (7) a oběžným kolem (2), jakož i mezi ložiskovou skříní (7) a elektrickým rotorem (5) jsou opatřeny izolačními prstenci.
  2. 2. Stroj s oběžným kolem podle nároku 1, vyznačující se tím, že hřídelová ložiska (6) jsou vytvořena jako vysoce přesná valivá ložiska nebo plynová ložiska s úzkými tolerancemi.
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 CZ2004330A3 (cs) 2005-10-12
CZ303563B6 true 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
GB2467966B (en) * 2009-02-24 2013-04-03 Dyson Technology Ltd Rotor assembly
GB2467965B (en) * 2009-02-24 2015-04-22 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

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2039114A1 (de) * 1970-08-06 1972-02-10 Licentia Gmbh Heizungswasser-Umwaelzpumpe
US4253031A (en) * 1978-05-27 1981-02-24 Robert Bosch Gmbh Directly driven dynamo electric machine-gas turbine generator structure
US4485310A (en) * 1981-04-30 1984-11-27 Valbrev (Societe A Respondabilite Limitee) Combination of a compression or expansion turbine engine and an electric motor
EP0781908A2 (en) * 1995-12-26 1997-07-02 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Turbocharger construction
CN2301009Y (zh) * 1997-06-16 1998-12-16 李修太 立式轨道增速水轮发电机
EP1273857A1 (de) * 2001-07-06 2003-01-08 Atlas Copco Energas Gmbh Expansionsturbine für Tieftemperaturanwendungen
EP1273764A1 (de) * 2001-07-06 2003-01-08 Atlas Copco Energas Gmbh Turbomaschine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3862443A (en) * 1973-11-15 1975-01-21 Reliance Electric Co Cooling means for bearing structure in dynamoelectric machine
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
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
JP2000231982A (ja) * 1998-12-07 2000-08-22 Usui Internatl Ind Co Ltd 流体の加熱圧送装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2039114A1 (de) * 1970-08-06 1972-02-10 Licentia Gmbh Heizungswasser-Umwaelzpumpe
US4253031A (en) * 1978-05-27 1981-02-24 Robert Bosch Gmbh Directly driven dynamo electric machine-gas turbine generator structure
US4485310A (en) * 1981-04-30 1984-11-27 Valbrev (Societe A Respondabilite Limitee) Combination of a compression or expansion turbine engine and an electric motor
EP0781908A2 (en) * 1995-12-26 1997-07-02 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Turbocharger construction
CN2301009Y (zh) * 1997-06-16 1998-12-16 李修太 立式轨道增速水轮发电机
EP1273857A1 (de) * 2001-07-06 2003-01-08 Atlas Copco Energas Gmbh Expansionsturbine für Tieftemperaturanwendungen
EP1273764A1 (de) * 2001-07-06 2003-01-08 Atlas Copco Energas Gmbh Turbomaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE10310677A1 (de) 2004-10-07
ITTO20040148A1 (it) 2004-06-09
CZ2004330A3 (cs) 2005-10-12
US20040240995A1 (en) 2004-12-02
JP2004278538A (ja) 2004-10-07
FR2852462A1 (fr) 2004-09-17
US7077626B2 (en) 2006-07-18
FR2852462B1 (fr) 2007-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101990880B1 (ko) 멀티 세그먼트 터보차저 베어링 하우징 및 이를 위한 방법
CN101506490B (zh) 电动增压器
US10221730B2 (en) Electrical machines
WO2005059331A3 (en) Bearing system for high-speed rotating machinery
US5201796A (en) Gas turbine engine arrangement
US20120100017A1 (en) Centrifugal compressor unit
EP3767080A3 (en) Thermally protected motor/generator for gas turbine engine
US20150322851A1 (en) Fluid cooled electrically-assisted turborcharger
CA2871364A1 (en) Versatile cooling housing for an electrical motor
US12173722B2 (en) Turbo compressor assembly of a cooling machine
CZ303563B6 (cs) Stroj s obežným kolem
EP2677640B1 (en) Turbocharger embedding an electrical machine with permanent magnets
US7140849B2 (en) Variable geometry turbine
JP2010159756A (ja) タービンホイール間の熱応答を同期させるための分割インペラ構造
KR20210040054A (ko) 다단 터보기계
EP2677133B1 (en) Turbocharger embedding an electrical machine with a dc coil
EP2481894A1 (en) Method for retrofitting a power plant
US20220275750A1 (en) Gas Compressor
RU2323344C1 (ru) Турбогенератор
EP4057486A1 (en) Generator stiffener ring
US6914360B2 (en) Turbomachine
US20120269612A1 (en) Turbine inlet casing with integral bearing housing
EP4053388A1 (en) Turbocharging assembly and method of controlling operation of a turbocharging assembly
RU153602U1 (ru) Турбомашина
RU2551446C2 (ru) Способ модернизации электростанции

Legal Events

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

Effective date: 20180305