CN103206385A - 湿式涡轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了湿式涡轮机。一种涡轮机包括包含转子组件和定子组件的马达。套筒将转子组件和定子组件在流体上分开。套筒具有在轴向上彼此隔开的第一和第二端部。在一个示例中，第一和第二密封件设置在第一端部处并且将转子组件与定子组件在流体上分开。第二密封件相对于转子组件设置在第一密封件的下游。在另一示例中，套筒包括湿侧和干侧。第一密封件设置在第一端部处，位于湿侧上。排泄沟设在外壳中并且设置在第一密封件下游的区域中。排泄沟将所述区域流体地连接到外壳的外部。
Description
技术领域
本公开内容涉及一种用于流体系统的涡轮机，例如用于冷却。更具体地，本公开内容涉及一种用于在涡轮机内维持湿侧和干侧的流体分隔结构。
背景技术
一种航空冷却系统结合的泵使冷却剂循环穿过功率电子器件冷却系统。丙二醇/水（PGW）混合物用作冷却剂，其是导电的。
该泵包括由套筒分开的转子组件和定子组件，套筒提供了湿侧和干侧。转子组件及其支撑轴承设在湿侧上，而定子组件设在干侧上。套筒必须阻止冷却剂迁移至干侧，因为导电的冷却剂能够使定子组件短路。为此，在套筒的每个轴向端部上设置密封件，其处于套筒的内直径（在湿侧上）和外壳之间。
发明内容
涡轮机包括马达，马达包括转子组件和定子组件。套筒在流体上将转子组件与定子组件分开。套筒具有轴向彼此隔开的第一和第二端部。在一个示例中，第一和第二密封件设置在第一端部并且在流体上将转子组件与定子组件分开。第二密封件相对于转子组件设置在第一密封件的下游。
在另一示例中，套筒包括湿侧和干侧。第一密封件设置在第一端部处，位于湿侧上。排泄沟设在外壳中并且设置在第一密封件下游的区域中。排泄沟将该区域流体地连接至外壳的外部。
组装涡轮机12的一个示例性方法包括将密封件48、50安装在套筒42和外壳20之间，处于湿侧45处，位于套筒42的相对的第一和第二端部上。密封件56、58安装在套筒42和外壳20之间，位于套筒42的干侧47上，处于第一和第二端部处。套筒42设置在外壳12内以在流体上将转子组件22与定子组件32分开。
冷却系统包括涡轮机，该涡轮机具有包围转子组件和定子组件的外壳。转子组件配置为与导电流体连通。套筒将转子组件和定子组件分开。密封件接合套筒并且配置为将导电流体保持在套筒的第一侧上。排泄沟设在外壳中，在流体上设置在密封件的下游。
附图说明
当结合附图时参考以下详细说明可以进一步理解本公开内容，其中：
图1是示例流体系统的示意图；
图2是示例涡轮机的剖视图；
图3是图2中所示涡轮机的一个部分的放大图；
图4是图2中所示涡轮机的另一部分的放大图。
具体实施方式
流体系统10在图1中示意性地示出。系统10包括涡轮机12，涡轮机12使流体循环穿过流体回路14，并且例如至用于冷却装置16的热交换器18。在一个示例中，流体系统10是飞行器冷却系统，并且装置16是功率电子器件冷却系统。热交换器18用于冷却装置16的电子器件。涡轮机可以是任何合适的结构。
示例涡轮机在图2中示出。涡轮机12包括外壳20，外壳20由采用固定件21相互固定的多个外壳部分20A、20B、20C构成。可以使用更多或者更少的外壳部分。在一个示例中，外壳20由铝制成。转子组件22设置在外壳20内。转子组件22包括轴24和止推轴承30，轴24围绕轴线可旋转并且在相对端部处由轴颈轴承28支撑。永磁体26支撑在轴24上。
定子组件32围绕转子组件22设置并且包括线圈34。电连接器36电连接至线圈34。流经线圈34的电流激活永磁体26并使得转子组件22旋转以旋转地驱动泵送元件40，泵送元件40可以是设置在轴24的端部处的叶轮或者内齿轮。旋转变压器组件38可以用于测量转子组件22的旋转度数，如需要的话。
套筒42形状为圆筒形，设置在转子组件22和定子组件32之间以将分别对应于湿侧和干侧的第一和第二侧45、47分开。在一个示例中，轴24是中空的，提供允许冷却剂在第一侧45内从泵送元件40流出以润滑和冷却轴承28、30的流体通道的部分，轴承28、30可以由示例中的集成的轴颈轴承和止推轴承来提供。如果冷却剂是导电的，诸如PGW，会使定子组件32短路，则必须阻止该冷却剂迁移至第二侧47。套筒42包括分别位于第一和第二侧45、47处的内表面44和外表面46。第一和第二密封件48、50设置在套筒42的轴向相对端部处，位于湿侧上，以在套筒42和外壳20之间提供密封。在所示示例中，外壳部分20C包括接收第一密封件48的第一沟槽52，并且外壳部分20B包括接收第二密封件50的第二沟槽54。
在需要尽可能减小涡轮机12重量的应用中，可以利用塑料套筒42。在一个示例中，套筒42由聚醚醚酮（PEEK）制成。塑料套筒可以经受在第一侧45上的冷却剂的压力下的挠曲。当套筒42挠曲时，有可能一些冷却剂会迁移越过第一和第二密封件48、50。为此，可以使用附加密封件以阻止冷却剂进一步迁移进入第二侧47。例如，第三密封件56设置在位于第三外壳部分20C中的第三沟槽62中，从第一密封件48径向向外并且位于第一密封件48的下游以在外表面46和外壳20之间提供密封。
旋转变压器组件38包括第四沟槽64，第四沟槽64接收相对于外表面46密封的第四密封件58。外壳部分20A中的第五沟槽66包括相对于旋转变压器组件38密封的第五密封件60。第四和第五密封件58、60设置在第二密封件50的下游。在示例中，第一、第二、第三、第四和第五密封件48、50、56、58、60是由例如与PGW兼容的材料制成的弹性体O形环。
为了释放压力以及疏散可能泄漏流过第一和第二密封件48、50的任何流体，第一和第二排泄沟68、70提供在套筒42的任一端部处。第一排泄沟68设在位于第一和第三密封48、56之间的区域中并且将该区域流体地连接至外壳20的外部。第二排泄沟70设在位于第二和第五密封件50、60之间的区域中并且将该区域流体地连接至外壳20的外部。因此，泄漏流过第一和第二密封件48、50的冷却剂允许从外壳20并在在机外排出，因此阻止冷却剂在第三、第四和第五密封件56、58和60背后累积压力。以此方式，减少了不必要的套筒挠曲。
组装涡轮机12的一个示例方法包括在套筒42和外壳20之间安装密封件48、50，位于湿侧45上，处于套筒42的相对的第一和第二端部。密封件56、58安装在套筒42和外壳20之间，位于套筒42的干侧47上，处于第一和第二端部处。套筒42设置在外壳20内以将转子组件22与定子组件32在流体上分开。
尽管已公开了示例实施例，本领域普通技术人员将认识到一些修改将落入权利要求的范围内。为此，应当研究以下权利要求以确定它们的真实范围和内容。
Claims (15)
1.一种涡轮机，包括：
马达，其包括转子组件和定子组件；
套筒，其在流体上将所述转子组件与所述定子组件分开，所述套筒具有在轴向上彼此隔开的第一和第二端部；以及
第一和第二密封件，其设置在所述第一端部处并且将所述转子组件与所述定子组件在流体上分开，所述第二密封件相对于所述转子组件设置在所述第一密封件的下游。
2.根据权利要求1所述的涡轮机，包括支撑在所述转子组件上的泵送元件，以及流体通道，其提供从所述泵送元件至所述转子组件的流体通道，并且所述第一和第二密封件密封所述流体通道不与所述定子组件相通。
3.根据权利要求2所述的涡轮机，包括相对于外壳支撑所述转子组件的轴承，所述轴承与所述流体通道流体连通。
4.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述套筒由塑料材料制成。
5.根据权利要求4所述的涡轮机，其中，所述塑料材料是PEEK。
6.根据权利要求1所述的涡轮机，包括包围所述转子组件和所述定子组件的外壳，所述第一和第二密封件接合所述外壳。
7.根据权利要求6所述的涡轮机，其中，在所述外壳中设有第一和第二沟槽，所述沟槽分别容纳所述第一和第二密封件。
8.根据权利要求6所述的涡轮机，包括第三和第四密封件，其设置在所述第二端部处并且将所述转子组件与所述定子组件在流体上分开，所述第四密封件相对于所述转子组件位于所述第三密封件的下游。
9.根据权利要求8所述的涡轮机，包括与所述转子组件连通的旋转变压器，所述第二密封件接合所述旋转变压器。
10.根据权利要求6所述的涡轮机，包括设在所述外壳中的排泄沟，所述排泄沟设置在位于所述第一和第二密封件之间有流体的区域中。
11.根据权利要求10所述的涡轮机，其中，所述套筒将湿侧和干侧分开，所述转子组件设置在所述湿侧而所述定子组件设置在所述干侧。
12.根据权利要求11所述的涡轮机，其中，所述套筒包括分别设在所述湿侧和干侧上的内直径和外直径，所述第一和第二密封件分别接合所述内直径和外直径，并且所述排泄沟流体地将所述区域连接到所述外壳的外部。
13.一种组装涡轮机的方法，包括：
将第一和第二密封件安装在套筒和外壳之间，并且位于所述套筒的湿侧上，处于所述套筒的相对的第一和第二端部处；
将第三和第四密封件安装在所述套筒和所述外壳之间，位于与所述湿侧相对的所述套筒的干侧上，处于所述第一和第二端部处；以及
在所述外壳内设置所述套筒以将转子组件和定子组件在流体上彼此分开。
14.一种冷却系统，包括：
涡轮机，其具有包围转子组件和定子组件的外壳，所述转子组件配置为与导电流体连通；
套筒，其将所述转子组件和所述定子组件分开；
密封件，其接合所述套筒并且配置为将所述导电流体保持在所述套筒的第一侧上；以及
排泄沟，其设在所述外壳中，在流体上设置在所述密封件的下游。
15.根据权利要求14所述的系统，包括功率电子装置，所述功率电子装置通过提供导电流体的流体回路而流体地连接至所述涡轮机。
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