CN112081777A - 能够实现冷却热平衡的高速涡轮机 - Google Patents

能够实现冷却热平衡的高速涡轮机 Download PDF

Info

Publication number
CN112081777A
CN112081777A CN202010533762.3A CN202010533762A CN112081777A CN 112081777 A CN112081777 A CN 112081777A CN 202010533762 A CN202010533762 A CN 202010533762A CN 112081777 A CN112081777 A CN 112081777A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
cooling
turbine housing
unit
compression unit
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
CN202010533762.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112081777B (zh
Inventor
金民秀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tebo Win Co ltd
Original Assignee
Tebo Win Co ltd
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 Tebo Win Co ltd filed Critical Tebo Win Co ltd
Publication of CN112081777A publication Critical patent/CN112081777A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112081777B publication Critical patent/CN112081777B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F02C7/185—Cooling means for reducing the temperature of the cooling air or gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • 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
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • 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
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • 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
    • 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
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • 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
    • 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
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid

Abstract

本发明涉及能够实现冷却热平衡的高速涡轮机。详细地，涉及如下的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机，即，压缩并排出向涡轮机内部吸入的外部空气，以吸出空冷式冷却方法冷却空气压缩单元，通过缩短冷却涡轮机内部及空气压缩单元的空气的流动路径并使流动路径最佳化，来使涡轮机的冷却效率最大化。由此，本发明具有如下优点：利用吸出空冷式冷却方法并通过特定路径引导冷却涡轮机的空气的流动，来防止涡轮机壳体单元(100)内部及空气压缩单元(200)的温度上升，提高涡轮机的效率性及耐久性，不仅如此，通过简化涡轮机的结构来实现降低成本，以及使维护、维修的便捷性最大化。

Description

能够实现冷却热平衡的高速涡轮机
技术领域
本发明涉及能够实现冷却热平衡的高速涡轮机，更详细地，涉及如下的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机，即，压缩并排出向涡轮机内部吸入的外部空气，以吸出空冷式冷却方法冷却空气压缩单元，通过缩短冷却涡轮机内部及空气压缩单元的空气的流动路径并使流动路径最佳化，来使涡轮机的冷却效率最大化。
背景技术
通常，涡轮机为通过叶轮的旋转驱动来压缩气体的装置。
这种涡轮机已经公开了多种技术，并且具有适合工业现场环境的适当形状及规格的各种类型的涡轮机正在上市。
随之，为了提高现有的涡轮机的效率，提出了通过对叶轮形状或冷却方法及冷却单元进行复杂的设计变更并基于此进行制造来提高涡轮机的效率及冷却性能的各种技术。
但是，涡轮机的技术能力的上升逐渐使涡轮机的结构复杂化，同时，由此导致了涡轮机的成本上升。
相反，这降低了涡轮机的耐久性及效率(因涡轮机的结构复杂而导致能量损失)，发生因故障而难以进行维护、维修的管理方面的问题。
最为理想的涡轮机应达到效率好、耐久性及管理性优秀，结构简单且容易冷却。
因此，本发明将提供一种可解决现有问题的最理想的涡轮机。
对此，作为与能够实现冷却热平衡的高速涡轮机相关的现有技术，韩国授权专利公报第10-1377057号的“涡轮鼓风机装置”(以下，称为“现有技术1”)涉及一种如下的涡轮鼓风机装置，在本体的内部一侧配置用于对通过在上述本体的下部所形成的流入口流入的外部空气进行吸入并送风的驱动部，在上述本体的内部另一侧配置控制部，上述涡轮鼓风机装置的特征在于，在上述本体的下部空间中，在两面以彼此隔开的状态分别设置附着有吸音材料的隔板，上述流入口分别设置在上述本体下部的相向的两侧，经上述流入口流入的外部空气在通过上述隔板多次改变流路方向之后向上述驱动部侧流入，根据如上所述的涡轮鼓风机装置，可通过在本体内设置多个隔板并在两侧方向形成空气流入口，来进一步降低在本体内的驱动部发生并向外部传递的噪音。
另一现有技术为韩国授权专利公报第10-1580877号的“直驱式双涡轮鼓风机冷却结构”(以下，称为“现有技术2”)，涉及如下的直驱式双涡轮鼓风机冷却结构，即，沿着马达壳体的内径形成用于冷却定子的多个孔部和用于冷却线圈部、轴承箱及转子的多个孔部，在使冷却风扇工作时，通过多个上述孔部提高冷却效率，从而实现热平衡。
如上所述，上述现有技术1及现有技术2的技术领域与本发明的技术领域相同，相比于本发明，在发明所要解决的问题及解决问题的方案方面存在部分类似及相同的技术性概念，但是，只要是属于相同的技术领域，那么，这将是必要的结构。
即，只要是涡轮机，那么，叶轮、马达及冷却单元等是必需配置的最基本的结构。
但是，与上述现有技术1及现有技术2相比，本发明在压缩外部空气并冷却涡轮机的具体结构要素及冷却方法方面存在不同之处。
因此，本发明根据包括上述现有技术1及现有技术2的现有的涡轮机相关的技术不同的技术，以仅属于本发明的发明所要解决的问题(发明的目的)、解决问题的方案(结构要素)及由此实现的效果为基础，来达到技术特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国授权专利公报第10-1377057号(2014年03月17日)
专利文献2：韩国授权专利公报第10-1580877号(2015年12月22日)
发明内容
对此，本发明为了解决如上所述的现有的问题而提出，其目的在于，提供如下的涡轮机，即，利用吸出空冷式冷却方法冷却内部，使向内部吸入的空气的流动最佳化并使空气以最短路径流动。
尤其，本发明的目的在于，通过使向涡轮机内部吸入并冷却空气压缩单元的外部空气沿着特定路径流动来使涡轮机的冷却效率最大化。
为了实现上述目的，本发明以对发明所要解决的问题进行解决而提出，本发明提供一种能够实现冷却热平衡的高速涡轮机，包括：涡轮机壳体单元，使得吸入的外部空气沿着特定路径移动并排出，从外部保护空气压缩单元；空气压缩单元，放置并结合在上述涡轮机壳体单元内部，使外部空气向涡轮机壳体单元内部吸入，同时压缩向涡轮机壳体单元内部吸入的外部空气；以及最短路径冷却结构系统，形成在上述涡轮机壳体单元的一侧，以最短路径冷却位于涡轮机壳体单元内部的空气压缩单元，上述能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的特征在于，最短路径冷却结构系统包括：冷却空气吸入部，贯通形成于涡轮机壳体单元的一侧，使得用于冷却空气压缩单元的外部空气向涡轮机壳体单元内部吸入；冷却空气排出部，使得通过上述冷却空气吸入部向涡轮机壳体单元内部吸入并冷却空气压缩单元的外部空气向外部排出；冷却风扇部，与空气压缩单元的一侧相结合，以相同的速度与空气压缩单元同时进行旋转，吸入涡轮机壳体单元的内部空气及为了冷却空气压缩单元而向冷却空气吸入部吸入的外部空气并向外部排出；以及最短路径生成部，通过缩短为了冷却空气压缩单元而向涡轮机壳体单元内部吸入的外部空气与空气压缩单元之间的接触时间，来使放置空气压缩单元的涡轮机壳体单元内部的空气循环顺畅地形成，通过以沿着由最短路径冷却结构系统生成的第一最佳流动路径及第二最佳流动路径来使涡轮机壳体单元的内部空气及向冷却空气吸入部吸入的外部空气流动的方式进行引导，来冷却位于涡轮机壳体单元内部的空气压缩单元。
另一方面，先要说明的是，在本说明书中，专利授权发明要求保护范围中所使用的术语或单词不应被解释为限定在通常所理解的含义或词典中的含义，立足于发明人可为了以最佳方法说明自己的发明而能够适当地定义术语的概念的原则，应被解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。
因此，在本说明书中所描述的实施例和附图中所示的结构仅为本发明的最优选的一实施例，并不代表本发明的全部技术思想，因此，应理解为可在本申请时间点存在可进行代替的各种等同技术方案和变形例。
如上所述，在上述结构及作用中，根据本发明，利用吸出空冷式冷却方法冷却涡轮机壳体单元内部及空气压缩单元，使向内部吸入并被冷却的空气的流动最佳化并使空气以最短路径流动。
尤其，通过使向涡轮机壳体单元内部吸入并冷却空气压缩单元的外部空气沿着特定路径流动来使得冷却效率最大化。
即，通过使涡轮机壳体单元的内部空气及向涡轮机壳体单元内部吸入并冷却空气压缩单元的外部空气向外部排出的路径缩短并最佳化，并且沿着最短路径向外部排出，来使涡轮机壳体单元内部的空气快速流动、顺畅地进行交换，提高冷却效率及由冷却效率引起的能量效率。
并且，通过以最短路径使涡轮机壳体单元内部的空气快速地进行交换，来使冷却效率最大化，同时，通过利用吸出空冷式冷却方法，来简化涡轮机的整体结构。
进而，这不仅使涡轮机的成本降低，而且还使设备的寿命、耐久性、效率性及维护维修的便捷性最大化，因此本发明是非常有效的发明。
附图说明
图1为示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的结构图。
图2为示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的简图。
图3为示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的主视图。
图4为示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的剖视图。
图5为简要示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的启动及吸入并排出的空气的流动的流程图。
图6示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的结构要素中的对于通过最短路径冷却结构系统生成的第一最佳流动路径及第二最佳流动路径的实施例。
附图标记的说明
1：能够实现冷却热平衡的高速涡轮机
100：涡轮机壳体单元 110：外部空气压缩室
120：动力发生室 130：外部空气吸入管道
140：压缩空气排出管道
200：空气压缩单元 210：定子
220：转子 230：轴
240：叶轮
300：最短路径冷却结构系统 310：冷却空气吸入部
311：第一冷却空气吸入孔 312：第二冷却空气吸入孔
320：冷却空气排出部 330：冷却风扇部
340：最短路径生成部 341：冷却风扇盖板
342：最短路径确保盖板 343：冷却后空气吸入口
344：冷却风扇侧引导通道
S100：供电步骤 S200：空气压缩单元启动步骤
S300：叶轮旋转步骤 S400：外部空气吸入步骤
S500：外部空气压缩步骤 S600：压缩空气排出步骤
S700：叶轮旋转步骤 S800：内部空气吸入步骤
S900：冷却空气吸入步骤 S1000：最短路径生成步骤
S1100：空气排出步骤
AF1：第一最佳流动路径 AF2：第二最佳流动路径
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的功能、结构及作用。
图1为示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的结构图，图2为示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的简图，图3为示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的主视图，图4为示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的剖视图。
如图1至图4所示，在本发明中，能够实现冷却热平衡的高速涡轮机1包括：涡轮机壳体单元100，使得吸入的外部空气沿着特定路径移动并排出，从外部保护空气压缩单元200；空气压缩单元200，放置并结合在上述涡轮机壳体单元100内部，使外部空气向涡轮机壳体单元100内部吸入，同时压缩向涡轮机壳体单元100内部吸入的外部空气；以及最短路径冷却结构系统300，形成在上述涡轮机壳体单元100的一侧，以最短路径冷却位于涡轮机壳体单元100内部的空气压缩单元200，上述能够实现冷却热平衡的高速涡轮机1的特征在于，最短路径冷却结构系统300包括：冷却空气吸入部310，贯通形成于涡轮机壳体单元100的一侧，使得用于冷却空气压缩单元200的外部空气向涡轮机壳体单元100内部吸入；冷却空气排出部320，使得通过上述冷却空气吸入部310向涡轮机壳体单元100内部吸入并冷却空气压缩单元200的外部空气向外部排出；冷却风扇部330，与空气压缩单元200的一侧相结合，以相同的速度与空气压缩单元200同时进行旋转，吸入涡轮机壳体单元100的内部空气及为了冷却空气压缩单元200而向冷却空气吸入部310吸入的外部空气并向外部排出；以及最短路径生成部340，通过缩短为了冷却空气压缩单元200而向涡轮机壳体单元100内部吸入的外部空气与空气压缩单元200之间的接触时间，来使放置空气压缩单元200的涡轮机壳体单元100内部的空气循环顺畅地形成，通过以沿着由最短路径冷却结构系统300生成的第一最佳流动路径AF1及第二最佳流动路径AF2来使涡轮机壳体单元100的内部空气及向冷却空气吸入部310吸入的外部空气流动的方式进行引导，来冷却位于涡轮机壳体单元100内部的空气压缩单元200。
即，本发明涉及如下的涡轮机：通过空气压缩单元200的旋转来使外部空气向涡轮机壳体单元100的端部侧吸入，压缩并排出所吸入的外部空气，通过向冷却风扇部330吸入涡轮机壳体单元100的内部空气及向冷却空气吸入部310吸入的外部空气，来使吸收涡轮机壳体单元100的内部和空气压缩单元200的温度的空气向外部排出，以通过最短路径向外部排出吸收温度的空气的方式进行引导，来谋求使涡轮机壳体单元100的内部的空气快速地进行循环及交换，从而使冷却效率最大化。
从结构层面更具体地说明本发明，从外部保护空气压缩单元200并通过空气压缩单元200的旋转来引导向内部吸入的外部空气的流动及排出的涡轮机壳体单元100包括：外部空气压缩室110，压缩向内部吸入的外部空气；动力发生室120，产生用于压缩向外部空气压缩室110吸入的外部空气的动力；外部空气吸入管道130，形成于上述外部空气压缩室110的端部，吸入外部空气；以及压缩空气排出管道140，形成于上述外部空气压缩室110的一侧，排出压缩空气，空气压缩单元200放置并结合在外部空气压缩室110、动力发生室120，通过由空气压缩单元200生成的动力使外部空气向外部空气吸入管道130吸入，在外部空气压缩室110中压缩吸入的外部空气，通过压缩空气排出管道140向外部排出经压缩的空气。
并且，向涡轮机壳体单元100的外部空气压缩室110内部吸入外部空气并以压缩及排出所吸入的外部空气的方式生成动力的在涡轮机壳体单元100的动力发生室120所设置的空气压缩单元200包括：定子210；转子220；轴230，与上述转子220相结合，贯通外部空气压缩室110、动力发生室120；以及叶轮240，与上述轴230的端部相结合，位于外部空气压缩室110，吸入、压缩及排出外部空气，通过高速旋转的叶轮240来向外部空气压缩室110吸入、压缩及排出外部空气。
在此情况下，如图4所示的实施例，在定子210为以分割式鼓配置的定子210的情况下，可使本发明的冷却效率的效果最大化。
并且，如上所述，形成于涡轮机壳体单元100的动力发生室120一侧来防止动力发生室120内部的温度上升并使冷却效率及能量效率最大化的最短路径冷却结构系统300包括：冷却空气吸入部310，贯通形成于涡轮机壳体单元100的一侧，使得用于冷却空气压缩单元200的外部空气向涡轮机壳体单元100内部吸入；冷却空气排出部320，使得通过上述冷却空气吸入部310向涡轮机壳体单元100内部吸入并冷却空气压缩单元200的外部空气向外部排出；冷却风扇部330，与空气压缩单元200的一侧相结合，以相同的速度与空气压缩单元200同时进行旋转，吸入涡轮机壳体单元100的内部空气及为了冷却空气压缩单元200而向冷却空气吸入部310吸入的外部空气并向外部排出；以及最短路径生成部340，通过缩短为了冷却空气压缩单元200而向涡轮机壳体单元100内部吸入的外部空气与空气压缩单元200之间的接触时间，来使放置空气压缩单元200的涡轮机壳体单元100内部的空气循环顺畅地形成，冷却空气吸入部310包括：第一冷却空气吸入孔311，形成于涡轮机壳体单元100的动力发生室120的端部侧，使将冷却动力发生室120的内部及空气压缩单元200的外部空气向动力发生室120内部吸入；以及第二冷却空气吸入孔312，形成于涡轮机壳体单元100的动力发生室120的另一端部侧，使将冷却动力发生室120的内部及空气压缩单元200的外部空气向动力发生室120内部吸入，使将冷却动力发生室120的内部及空气压缩单元200的外部空气充分被吸入到动力发生室120内部，最短路径生成部340包括：冷却风扇盖板341，呈规定长度的弧形(arc)，与涡轮机壳体单元100的动力发生室120的另一端部密闭结合，引导通过冷却风扇部330被吸入的空气的流动；最短路径确保盖板342，从上述冷却风扇盖板341向涡轮机壳体单元100的动力发生室120侧以规定长度延伸并突出，引导动力发生室120的内部空气以最短路径被吸入到冷却风扇部330；冷却后空气吸入口343，形成于上述最短路径确保盖板342，为了以最短路径向外部排出而最初吸入涡轮机壳体单元100的动力发生室120的内部空气；以及冷却风扇侧引导通道344，从上述冷却后空气吸入口343延伸而成，向冷却风扇部330引导通过冷却后空气吸入口343吸入的内部空气，使涡轮机壳体单元100的动力发生室120的内部空气及向第一冷却空气吸入孔311和第二冷却空气吸入孔312吸入的外部空气以最短路径冷却动力发生室120及空气压缩单元200并向外部排出。
在此情况下，冷却风扇部330以与叶轮240对称的方式与轴230的另一端部相结合，并朝向与叶轮240相反的方向相结合，使动力发生室120的内部空气及向第一冷却空气吸入孔311和第二冷却空气吸入孔312吸入的外部空气沿着特定路径被吸入。
即，特定路径为与在本发明中所说明的最短路径相同的路径，是指作为由于本发明的涡轮机壳体单元100、空气压缩单元200及最短路径冷却结构系统300的各个结构要素之间的有机结合关系而生成来使涡轮机的冷却效率的效果最大化的路径。
如图6所示，上述特定路径包括：第一最佳流动路径AF1，使外部空气向第一冷却空气吸入孔311吸入并与空气压缩单元200接触，从空气压缩单元200吸收热量，立即向冷却后空气吸入口343流入，经冷却风扇侧引导通道344并通过冷却风扇盖板341的引导来向冷却风扇部330吸入，通过冷却空气排出部320向外部排出；以及第二最佳流动路径AF2，使外部空气向第二冷却空气吸入孔312吸入并与空气压缩单元200接触，从空气压缩单元200吸收热量，立即向冷却后空气吸入口343流入，经冷却风扇侧引导通道344并通过冷却风扇盖板341的引导来向冷却风扇部330吸入，通过冷却空气排出部320向外部排出。
即，在本发明中，有效利用空冷式冷却方法、吸出式冷却方法及分割式鼓结构的定子210的优点，通过使其优点与最短路径冷却结构系统300谐调地有机结合，来发挥使冷却效率最大化的效果。
在此情况下，“空冷式冷却方法”的最核心的优点为，空气在沿着特定路径流动的过程中与定子210、转子220及轴230均匀地接触并吸收热量，由此防止定子210、转子220及轴230的温度上升并进行冷却，“吸出式冷却方法”的最核心的优点包括：不是通过向动力发生室120吹入大量的外部空气来冷却动力发生室120的方法，而是由于快速吸入温度高于外部空气的温度或温度低于外部空气的温度的动力发生室120的内部空气并向外部排出，因此，容易降低动力发生室120的内部温度的优点；以及通过因所产生的动力发生室120与外部之间的压力差来使向动力发生室120内部吸入的外部空气及动力发生室120的内部空气一起快速地被吸入，同时冷却动力发生室120的优点。
并且，“分割式鼓结构的定子210”的优点为通过本发明的最短路径冷却结构系统300来使效果最大化的优点。
即，通过最短路径冷却结构系统300来生成第一最佳流动路径AF1及第二最佳流动路径AF2，由此使得动力发生室120及空气压缩单元200整体快速均匀地被冷却。
另一方面，参照图5简要说明本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机1的启动及吸入并排出的空气的流动，包括：供电步骤S100，向空气压缩单元200供给电源；空气压缩单元启动步骤S200，使转子220高速旋转；叶轮旋转步骤S300，使得位于外部空气压缩室110的叶轮240高速旋转；外部空气吸入步骤S400，通过叶轮240的旋转来向外部空气压缩室110吸入外部空气；外部空气压缩步骤S500，通过叶轮240来压缩向外部空气压缩室110吸入的外部空气；压缩空气排出步骤S600，向压缩空气排出管道140排出压缩空气；冷却风扇旋转步骤S700、内部空气吸入步骤S800、冷却空气吸入步骤S900，位于动力发生室120内部的冷却风扇部330与叶轮240的旋转一同旋转，来吸入动力发生室120的内部空气及通过冷却空气吸入部310而流入的外部空气；最短路径生成步骤S1000，在动力发生室120内部生成最短路径；空气排出步骤S1100，沿着上述最短路径并通过冷却空气排出部320来排出从动力发生室120及空气压缩单元200吸收热量的空气，由此，防止生成用于吸入外部空气、压缩所吸入的外部空气及排出经压缩的压缩空气的动力的空气压缩单元200及动力发生室120的温度上升并进行冷却。
即，本发明涉及通过利用吸出空冷式冷却方法及最短路径冷却结构系统300吸收发生在动力发生室120及空气压缩单元200的热量并向外部排出来使结构简化并使冷却效率及能量效率性、耐久性的效果最大化的涡轮机。
图6示出本发明的能够实现冷却热平衡的高速涡轮机的结构要素中的对于通过最短路径冷却结构系统300而生成的第一最佳流动路径AF1及第二最佳流动路径AF2可视化的实施例。
作为参考，本发明中的“吸出空冷式冷却方法”作为纯空冷式冷却方法，是指对设置空气压缩单元200的涡轮机壳体单元100的动力发生室120的内部空气进行吸入并向外部排出的方法。
即，吸入动力发生室120的内部空气及通过冷却空气吸入部310向动力发生室120内部吸入的外部空气并向外部排出的方式。
如上所述，本发明并不限定于所记载的实施例，可在不超出本发明的思想及范围的情况下进行多种修改及变形，这对本发明所属技术领域的普通技术人员而言是显而易见的。
因此，可在不超出技术性思想或主要特征的情况下，能够以其他多种实施方式实施本发明，因此本发明中的实施例在所有层面仅属于单纯的示例，不应限定性地进行解释，而且可通过各种变形来实现。
产业上的可利用性
本发明涉及能够实现冷却热平衡的高速涡轮机，可有助于增强使用涡轮机的各种工业领域，例如，制造上述涡轮机的制造业及销售业，尤其，需要压缩空气的所有工业现场等。

Claims (1)

1.一种能够实现冷却热平衡的高速涡轮机，
包括：
涡轮机壳体单元(100)，使得吸入的外部空气沿着特定路径移动并排出，从外部保护空气压缩单元(200)；
空气压缩单元(200)，放置并结合在上述涡轮机壳体单元(100)内部，使外部空气向涡轮机壳体单元(100)内部吸入，同时压缩向涡轮机壳体单元(100)内部吸入的外部空气；以及
最短路径冷却结构系统(300)，形成在上述涡轮机壳体单元(100)的一侧，以最短路径冷却位于涡轮机壳体单元(100)内部的空气压缩单元(200)，
上述能够实现冷却热平衡的高速涡轮机(1)的特征在于，
最短路径冷却结构系统(300)包括：
冷却空气吸入部(310)，贯通形成于涡轮机壳体单元(100)的一侧，使得用于冷却空气压缩单元(200)的外部空气向涡轮机壳体单元(100)内部吸入；
冷却空气排出部(320)，使得通过上述冷却空气吸入部(310)向涡轮机壳体单元(100)内部吸入并冷却空气压缩单元(200)的外部空气向外部排出；
冷却风扇部(330)，与空气压缩单元(200)的一侧相结合，以相同的速度与空气压缩单元(200)同时进行旋转，吸入涡轮机壳体单元(100)的内部空气及为了冷却空气压缩单元(200)而向冷却空气吸入部(310)吸入的外部空气并向外部排出；以及
最短路径生成部(340)，通过缩短为了冷却空气压缩单元(200)而向涡轮机壳体单元(100)内部吸入的外部空气与空气压缩单元(200)之间的接触时间，来使放置空气压缩单元(200)的涡轮机壳体单元(100)内部的空气循环顺畅地形成，
冷却空气吸入部(310)包括：
第一冷却空气吸入孔(311)，形成于涡轮机壳体单元(100)的动力发生室(120)的端部侧，使将冷却动力发生室(120)的内部及空气压缩单元(200)的外部空气向动力发生室(120)内部吸入；以及
第二冷却空气吸入孔(312)，形成于涡轮机壳体单元(100)的动力发生室(120)的另一端部侧，使将冷却动力发生室(120)的内部及空气压缩单元(200)的外部空气向动力发生室(120)内部吸入，
使将冷却动力发生室(120)的内部及空气压缩单元(200)的外部空气被吸入到动力发生室(120)内部，
最短路径生成部(340)包括：
冷却风扇盖板(341)，呈规定长度的弧形，与涡轮机壳体单元(100)的动力发生室(120)的另一端部密闭结合，引导通过冷却风扇部(330)被吸入的空气的流动；
最短路径确保盖板(342)，从上述冷却风扇盖板(341)向涡轮机壳体单元(100)的动力发生室(120)侧以规定长度延伸并突出，引导动力发生室(120)的内部空气以最短路径被吸入到冷却风扇部(330)；
冷却后空气吸入口(343)，形成于上述最短路径确保盖板(342)，为了以最短路径向外部排出而最初吸入涡轮机壳体单元(100)的动力发生室(120)的内部空气；以及
冷却风扇侧引导通道(344)，从上述冷却后空气吸入口(343)延伸而成，向冷却风扇部(330)引导通过冷却后空气吸入口(343)吸入的内部空气，
使涡轮机壳体单元(100)的动力发生室(120)的内部空气及向第一冷却空气吸入孔(311)和第二冷却空气吸入孔(312)吸入的外部空气以最短路径冷却动力发生室(120)及空气压缩单元(200)并向外部排出，
冷却风扇部(330)以与叶轮(240)对称的方式与轴(230)的另一端部相结合，并朝向与叶轮(240)相反的方向相结合，
使动力发生室(120)的内部空气及向第一冷却空气吸入孔(311)和第二冷却空气吸入孔(312)吸入的外部空气沿着特定路径被吸入，
上述特定路径作为由于涡轮机壳体单元(100)、空气压缩单元(200)及最短路径冷却结构系统(300)的各个结构要素之间的有机结合关系而生成来使涡轮机的冷却效率的效果最大化的路径，包括：
第一最佳流动路径(AF1)，使外部空气向第一冷却空气吸入孔(311)吸入并与空气压缩单元(200)接触，从空气压缩单元(200)吸收热量，立即向冷却后空气吸入口(343)流入，经冷却风扇侧引导通道(344)并通过冷却风扇盖板(341)的引导来向冷却风扇部(330)吸入，通过冷却空气排出部(320)向外部排出；以及
第二最佳流动路径(AF2)，使外部空气向第二冷却空气吸入孔(312)吸入并与空气压缩单元(200)接触，从空气压缩单元(200)吸收热量，立即向冷却后空气吸入口(343)流入，经冷却风扇侧引导通道(344)并通过冷却风扇盖板(341)的引导来向冷却风扇部(330)吸入，通过冷却空气排出部(320)向外部排出，
通过以沿着由最短路径冷却结构系统(300)生成的第一最佳流动路径(AF1)及第二最佳流动路径(AF2)来使涡轮机壳体单元(100)的内部空气及向冷却空气吸入部(310)吸入的外部空气流动的方式进行引导，来冷却位于涡轮机壳体单元(100)内部的空气压缩单元(200)。
CN202010533762.3A 2019-06-13 2020-06-12 能够实现冷却热平衡的高速涡轮机 Active CN112081777B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190069845A KR102050810B1 (ko) 2019-06-13 2019-06-13 냉각 열평형이 가능한 고속 터보기계
KR10-2019-0069845 2019-06-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112081777A true CN112081777A (zh) 2020-12-15
CN112081777B CN112081777B (zh) 2022-05-10

Family

ID=69004282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010533762.3A Active CN112081777B (zh) 2019-06-13 2020-06-12 能够实现冷却热平衡的高速涡轮机

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11578658B2 (zh)
JP (1) JP6976000B2 (zh)
KR (1) KR102050810B1 (zh)
CN (1) CN112081777B (zh)
DE (1) DE102020115249A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240030760A1 (en) * 2021-11-26 2024-01-25 Namwon Turboone Co., Ltd. Motor efficiency increasing structure for permanent magnet motor of turbo blower
US11867199B2 (en) * 2022-04-12 2024-01-09 Hamilton Sundstrand Corporation Compressor with motor cooling impeller

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105102818A (zh) * 2013-03-29 2015-11-25 阿耐思特岩田株式会社 涡旋式流体机械
US20160298648A1 (en) * 2011-02-07 2016-10-13 Gregory Graham Centrifugal compressor
CN106663973A (zh) * 2015-06-05 2017-05-10 托博云株式会社 直驱型涡轮鼓风机冷却结构
CN106687694A (zh) * 2015-09-04 2017-05-17 托博云株式会社 直驱型双涡轮鼓风机冷却结构
CN208474196U (zh) * 2017-05-11 2019-02-05 Lg电子株式会社 涡轮压缩机

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3724186A1 (de) * 1987-07-17 1989-01-26 Siemens Ag Elektrische maschine mit geschlossenem kuehlkreislauf
US5751079A (en) * 1996-10-17 1998-05-12 Ford Motor Company Alternator with internal and external fans
US7348697B2 (en) * 2004-09-09 2008-03-25 Siemens Energy & Automation, Inc. System for ventilating a motor
DE102008033959B4 (de) * 2008-07-21 2010-07-15 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit Radialtrennblechen zur Kühlluftführung
KR101377057B1 (ko) 2012-08-02 2014-03-24 (주) 에이스터보 터보 블로워장치
EP2744075B1 (de) * 2012-12-11 2018-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Elektrisch rotierende Maschine
EP2993767A1 (de) * 2014-09-08 2016-03-09 Siemens Aktiengesellschaft Generator für ein Kraftwerk
KR101847165B1 (ko) * 2017-04-05 2018-04-09 주식회사 뉴로스 에어포일 베어링을 장착한 터보블로워의 냉각 유로 구조
GB2579616B (en) * 2018-12-06 2023-05-31 Time To Act Ltd Enhancements to cooling means for axial flux generators
KR20200140063A (ko) * 2019-06-05 2020-12-15 한화파워시스템 주식회사 회전 기기
KR102050811B1 (ko) * 2019-06-13 2019-12-04 터보윈 주식회사 냉각 열평형이 가능한 고속 양단 터보기계

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160298648A1 (en) * 2011-02-07 2016-10-13 Gregory Graham Centrifugal compressor
CN105102818A (zh) * 2013-03-29 2015-11-25 阿耐思特岩田株式会社 涡旋式流体机械
CN106663973A (zh) * 2015-06-05 2017-05-10 托博云株式会社 直驱型涡轮鼓风机冷却结构
CN106687694A (zh) * 2015-09-04 2017-05-17 托博云株式会社 直驱型双涡轮鼓风机冷却结构
CN208474196U (zh) * 2017-05-11 2019-02-05 Lg电子株式会社 涡轮压缩机

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020200832A (ja) 2020-12-17
CN112081777B (zh) 2022-05-10
US20200392900A1 (en) 2020-12-17
DE102020115249A1 (de) 2020-12-17
KR102050810B1 (ko) 2019-12-04
JP6976000B2 (ja) 2021-12-01
US11578658B2 (en) 2023-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112081777B (zh) 能够实现冷却热平衡的高速涡轮机
CN112081776B (zh) 能够实现冷却热平衡的高速两端涡轮机
CN110594170B (zh) 离心式压缩机和氢燃料电池系统
KR101988936B1 (ko) 복합식 냉각구조를 갖는 연료전지용 터보 송풍기
CN113357146B (zh) 爪泵
CN109477486B (zh) 电动机集成型流体机械
CN217999904U (zh) 离心空压机和具有该离心空压机的燃料电池系统
KR100798084B1 (ko) 소형 공기 블로워 장치
CN113339287B (zh) 涡轮压缩机
KR102166972B1 (ko) 압축기 또는 진공 펌프의 냉각 방법 및 이 방법을 적용한 압축기 또는 진공 펌프
KR100343711B1 (ko) 터보 압축기의 냉각구조
CN112283128A (zh) 一种主氦风机电机冷却通风结构及主氦风机电机
CN218913272U (zh) 一种用于高效离心式鼓风机的外壳结构
CN219843511U (zh) 一种制氧机压缩机用从动散热电机
CN220185447U (zh) 一种风机的新型散热结构
CN110710086B (zh) 冷却风罩及电机
CN218151510U (zh) 多级风机
CN219960277U (zh) 一种电机
CN220107726U (zh) 一种风扇用的降噪电机
CN220890501U (zh) 一种干式真空泵自风冷结构
CN216278555U (zh) 一种带有散热式电机的轴流风机
TWI812263B (zh) 風機及清潔設備
KR102133245B1 (ko) 공랭식 2단 터보 압축기
JPH07158582A (ja) オイルフリースクロール圧縮機
KR20010073551A (ko) 터보 압축기의 냉각 촉진구조

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant