DE102012012540A1 - Turbo compressor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Turboverdichter (2) mit einer ersten Verdichterstufe (4), welche ein erstes Verdichterrad (8) aufweist, und einer zweiten Verdichterstufe (6), welche ein zweites Verdichterrad (10) aufweist, wobei das erste Verdichterrad (8) und das zweite Verdichterrad (10) auf einer gemeinsamen Welle (12) angeordnet sind, wobei die Welle (12) berührungsfrei gelagert ist. Zur Reduzierung der Komplexität des Turboverdichters () ist ein berührungsfreies Lager (14) der Welle (12) zwischen dem ersten Verdichterrad (8) und dem zweiten Verdichterrad (10) angeordnet.The invention relates to a turbocompressor (2) with a first compressor stage (4), which has a first compressor wheel (8), and a second compressor stage (6), which has a second compressor wheel (10), the first compressor wheel (8) and the second compressor wheel (10) is arranged on a common shaft (12), the shaft (12) being mounted without contact. To reduce the complexity of the turbocompressor (), a contact-free bearing (14) of the shaft (12) is arranged between the first compressor wheel (8) and the second compressor wheel (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Turboverdichter mit einer ersten und einer zweiten Verdichterstufe. Die Verdichterstufen weisen jeweils ein Verdichterrad auf, welches auf einer gemeinsamen Welle angeordnet ist. Die Welle ist dabei berührungsfrei gelagert.The invention relates to a turbocompressor with a first and a second compressor stage. The compressor stages each have a compressor wheel, which is arranged on a common shaft. The shaft is mounted without contact.

Turboverdichter der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Mit Hilfe von mehrstufigen Verdichtern lassen sich höhere Verdichtungen eines gasförmigen Mediums bei vorgegebenem Volumenstrom erreichen als mit einfachen Verdichtern.Turbo compressors of the type mentioned are known in the art. With the aid of multi-stage compressors, higher densities of a gaseous medium can be achieved at a given volume flow than with simple compressors.

Es ist des Weiteren bekannt, die Verdichterräder der entsprechenden Verdichterstufen auf einer gemeinsamen Welle anzuordnen, um die Teilemenge zu reduzieren.It is also known to arrange the compressor wheels of the respective compressor stages on a common shaft to reduce the amount of parts.

Darüber hinaus ist bekannt, dass Verdichter für kleinere Volumenströme mit hohen Drehzahlen betrieben werden müssen. Derartige hohe Drehzahlen können jedoch Probleme bei der Lagerung der beweglichen Teile mit sich bringen, sodass teilweise auf aufwendige, hochdrehzahlfeste Lagerungen zurückgegriffen werden muss. Für derartige Anwendungen ist es bekannt, Magnetlager zu verwenden.In addition, it is known that compressors for smaller volume flows must be operated at high speeds. However, such high speeds can bring problems in the storage of the moving parts with it, so that sometimes has to resort to expensive, high-speed bearings. For such applications it is known to use magnetic bearings.

Magnetlager haben jedoch eine Reihe von Nachteilen. Sie sind aufwendig herzustellen und teuer, da sie einerseits viele Bauteile benötigen, andererseits mit höchster Präzision gefertigt werden müssen. Des Weiteren sind sie schwierig zu justieren, sodass sie auch in der Montage sehr aufwendig sind. Ein weiterer Nachteil von Magnetlagern ist, dass sie zum Betrieb Strom benötigen, und bei Stromausfällen Lagerschäden entstehen können.However, magnetic bearings have a number of disadvantages. They are expensive to manufacture and expensive, since on the one hand they require many components, on the other hand, they have to be manufactured with the highest precision. Furthermore, they are difficult to adjust, so they are very expensive even in the assembly. Another disadvantage of magnetic bearings is that they require power to operate, and in the event of power failure, bearing damage can occur.

Eine konkrete, vorbekannte Vorrichtung der eingangs genannten Art ist ein Danfoss-Turbocor, der einen zweistufigen, halbhermetischen Zentrifugalverdichter und berührungsfreie Magnetlager aufweist. Zwei Impeller sind auf einer gemeinsamen Welle ohne Getriebe angeordnet. Der Danfoss-Turbocor kann über einen Drehzahlbereich von 18000 bis 48000 U/min. betrieben werden. Die beiden Impeller sind in etwa in einem endseitigen Viertel einer sich axial lang erstreckenden Welle angeordnet. Die Welle ist mittels dreier Magnetlager gelagert, von denen zwei radiale Lager sind und eines ein axiales Lager ist. Eine derartige Lagerung ist sehr aufwendig und verbraucht viel Platz.A concrete, prior art device of the type mentioned is a Danfoss Turbocor, which has a two-stage, semi-hermetic centrifugal compressor and non-contact magnetic bearing. Two impellers are arranged on a common shaft without gears. The Danfoss Turbocor can operate over a speed range of 18000 to 48000 rpm. operate. The two impellers are arranged approximately in an end quarter of an axially extending shaft. The shaft is supported by means of three magnetic bearings, two of which are radial bearings and one is an axial bearing. Such storage is very expensive and consumes a lot of space.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Turboverdichter der eingangs genannten Art anzugeben, der weniger Bauteile als herkömmliche Turboverdichter aufweist, kompakter baut und einfacher zu montieren und zu warten ist.The object of the invention is thus to provide a turbocompressor of the type mentioned, which has fewer components than conventional turbocompressors, compact builds and is easier to assemble and maintain.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Turboverdichter nach Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a turbocompressor according to claim 1. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer Turboverdichter weist eine erste Verdichterstufe auf, welche mit einem ersten Verdichterrad ausgestattet ist. Eine solche Verdichterstufe kann ein Radialverdichter, ein Axialverdichter, ein Querstromverdichter oder ein anderer Verdichter bekannten Typs sein, der mit rotierenden Bauteilen arbeitet.A turbocompressor according to the invention has a first compressor stage, which is equipped with a first compressor wheel. Such a compressor stage may be a centrifugal compressor, an axial compressor, a cross-flow compressor or other compressor of known type operating with rotating components.

Der erfindungsgemäße Turboverdichter weist eine zweite Verdichterstufe auf, die ebenfalls mit einem Verdichterrad ausgestattet ist. Auch hier kann aus den verschiedenen bekannten Grundprinzipien ausgewählt werden. Die zweite Verdichterstufe ist der ersten Verdichterstufe nachgeschaltet, sodass der Ausgang der ersten Verdichterstufe mit dem Eingang der zweiten Verdichterstufe strömungsverbunden ist.The turbocompressor according to the invention has a second compressor stage, which is likewise equipped with a compressor wheel. Here, too, can be selected from the various known basic principles. The second compressor stage is connected downstream of the first compressor stage, so that the output of the first compressor stage is flow-connected to the input of the second compressor stage.

Die beiden Verdichterräder der ersten Verdichterstufe und der zweiten Verdichterstufe sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Die Welle ist berührungsfrei gelagert.The two compressor wheels of the first compressor stage and the second compressor stage are arranged on a common shaft. The shaft is mounted without contact.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein berührungsfreies Lager der Welle zwischen dem ersten Verdichterrad und dem zweiten Verdichterrad angeordnet ist. Die Anordnung des berührungsfreien Lagers zwischen den beiden Verdichterrädern ermöglicht einerseits, dass axiale Kräfte auf das Lager verringert sind, andererseits ermöglicht es eine Verkürzung der Welle, da die Lagerung der Welle zumindest teilweise nicht außerhalb der Verdichterstufen vorgesehen sein muss.According to the invention, it is provided that a contact-free bearing of the shaft is arranged between the first compressor wheel and the second compressor wheel. The arrangement of the non-contact bearing between the two compressor wheels allows on the one hand that axial forces are reduced to the bearing, on the other hand it allows a shortening of the shaft, since the bearing of the shaft must be at least partially not provided outside the compressor stages.

Gemäß einer ersten möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turboverdichters kann das berührungsfreie Lager ein Magnetlager sein. Magnetlager sind für die benötigten Drehzahlen in Turboverdichtern gut geeignet.According to a first possible embodiment of the turbocompressor according to the invention, the non-contact bearing may be a magnetic bearing. Magnetic bearings are well suited for the required speeds in turbocompressors.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Lager zwischen dem ersten Verdichterrad und dem zweiten Verdichterrad das einzige Lager zur Lagerung der Welle ist. Dadurch, dass beiderseits des Lagers Verdichterräder angeordnet sind, kann der erfindungsgemäße Turboverdichter so ausgelegt werden, dass das Lager nur geringe Quer- bzw. Scherkräfte und geringe axiale Kräfte aufnehmen muss, da auf die Welle wirkende Kräfte der beiden Verdichterräder in entgegengesetzte Richtungen zeigen und gegenseitig kompensieren.According to another possible embodiment of the invention can be provided that the bearing between the first compressor and the second compressor is the only bearing for supporting the shaft. Characterized in that compressor wheels are arranged on both sides of the bearing, the turbocompressor according to the invention can be designed so that the bearing has to absorb only small transverse or shear forces and low axial forces, as acting on the shaft forces of the two compressor wheels in opposite directions and each other compensate.

Des Weiteren lässt sich hierdurch eine erhebliche Reduktion der Länge der die Verdichterräder tragenden Welle erreichen. Dies reduziert weiterhin die Trägheit des erfindungsgemäßen Turboverdichters und verringert damit zudem die benötigte Anlaufenergie.Furthermore, this can be a significant reduction in the length of the compressor wheels reach the supporting shaft. This further reduces the inertia of the turbocompressor according to the invention and thus also reduces the required starting energy.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Verdichterrad und das zweite Verdichterrad derart zueinander ausgerichtet sind, dass die jeweiligen Eingänge der Verdichterstufen auf gegenüberliegenden Seiten der Welle angeordnet sind. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Verdichterräder Rücken an Rücken auf der Welle angeordnet sind. Eine derartige Anordnung begünstigt darüber hinaus eine einfache Montage bzw. Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turboverdichters mit wenigen Bauteilen.According to another possible embodiment of the invention can be provided that the first compressor and the second compressor are aligned with each other such that the respective inputs of the compressor stages are arranged on opposite sides of the shaft. This can be achieved in particular by the fact that the compressor wheels are arranged back to back on the shaft. Such an arrangement also favors a simple assembly or design of the turbocompressor according to the invention with few components.

Vorteilhafterweise können die Verdichterräder auch einstückig mit der Welle ausgebildet sein.Advantageously, the compressor wheels can also be formed integrally with the shaft.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verdichterräder im Wesentlichen denselben Abstand zum Lager aufweisen. Auf diese Weise lassen sich in radiale Richtung weisende Querkräfte auf das Lager gegenseitig kompensieren, sodass das Lager weitgehend scherkräftefrei ist.According to a further embodiment of the invention can be provided that the compressor wheels have substantially the same distance from the bearing. In this way, lateral forces pointing in the radial direction can be compensated for one another on the bearing, so that the bearing is largely shear-free.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann das Lager als kombiniertes, berührungsfreies Radial- und Axiallager ausgebildet sein. Hierdurch lässt sich eine noch höhere Stabilität des Lagers auch bei wechselnden Betriebszuständen des Turboverdichters erreichen.According to another possible embodiment of the invention, the bearing may be formed as a combined, non-contact radial and thrust bearing. As a result, even greater stability of the bearing can be achieved even with changing operating states of the turbocompressor.

Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann das Lager wellenseitig einen radial hervorstehenden Flansch aufweisen, der axial zumindest teilweise von gehäuseseitigen Lagerkomponenten umschlossen ist. Die gehäuseseitigen Lagerkomponenten können beispielsweise Magneten sein.According to a further possible development of the invention, the bearing shaft side have a radially projecting flange which is axially at least partially enclosed by housing-side bearing components. The housing-side bearing components may be magnets, for example.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann ein Elektroantrieb und/oder ein Generator in das Lager integriert sein. Auf diese Weise kann der Turboverdichter mittels eines Elektromotors anfänglich beschleunigt werden und es kann elektrische Energie aus dem Turboverdichter gewonnen werden, beispielsweise um bei einem Stromausfall ein kontrolliertes Abbremsen des Turboverdichters zu ermöglichen, ohne dass das berührungslose Lager versagt.According to another possible embodiment of the invention, an electric drive and / or a generator can be integrated into the bearing. In this way, the turbocompressor can be initially accelerated by means of an electric motor and electrical energy can be obtained from the turbocompressor, for example in order to allow a controlled deceleration of the turbocompressor in the event of a power failure without the non-contact bearing failing.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Welle eine rotationssymmetrisch angeordneten, wenigstens einseitig offenen Hohlraum aufweist, in dem ein Rotor integriert angeordnet ist, wobei ein Stator in den Hohlraum hineinragt. Der Stator kann auf diese Weise berührungsfrei mit der Welle zusammenwirken und es ist eine Kombination von berührungslosem Lager, das üblicherweise mit den Außenseiten des mit der Welle verbundenen, drehenden Teils des Lagers wechselwirkt, und Elektromotor in kompakter Ausgestaltung möglich.According to another possible embodiment of the invention can be provided that the shaft has a rotationally symmetrical arranged, at least one side open cavity in which a rotor is arranged integrally, wherein a stator protrudes into the cavity. The stator can thus interact with the shaft without contact and it is a combination of non-contact bearing, which usually interacts with the outer sides of the shaft connected to the rotating part of the bearing, and electric motor in a compact design possible.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Spitze auf einer Rotationsachse der Welle angeordnet ist und einen Abstand zur Welle von 0 bis 5 mm, bevorzugt von 0 bis 1 mm aufweist. Die Spitze kann als Spitze eines Konus ausgebildet sein. Mit Hilfe einer derartigen Spitze lässt sich eine Axialabstützung des berührungsfreien Lagers erreichen, die nur dann axial eine Kraft auf die Welle ausübt, wenn das Lager aus der Gleichgewichtslage heraus ausgelenkt wird, wie dies beispielsweise bei Lastwechseln des strömenden Mediums geschehen kann. Eine derartige Spitze kann auch beiderseits der Welle angeordnet sein.According to another possible embodiment of the invention can be provided that a tip is arranged on a rotation axis of the shaft and has a distance from the shaft of 0 to 5 mm, preferably from 0 to 1 mm. The tip may be formed as a tip of a cone. With the help of such a tip can be an axial support of the non-contact bearing reach, which exerts only a force axially on the shaft, when the bearing is deflected out of the equilibrium position, as can happen, for example, with load changes of the flowing medium. Such a tip can also be arranged on both sides of the shaft.

Ein erster unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft des Weiteren eine Welle eines Turboverdichters gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung. Eine derartige Welle kann also eine Lagerkomponente eines berührungsfreien Lagers sowie zwei Verdichterräder tragen, die links und rechts des Lagerbestandteils angeordnet sind. Die Verdichterräder können Rücken an Rücken angeordnet sein. Die Welle nebst Verdichterrädern kann des Weiteren, bezogen auf eine axiale Mittelebene eine symmetrische Anordnung von Verdichterrädern und Lagerbestandteil aufweisen. Der Lagerbestandteil kann einen radial hervorstehenden Flansch aufweisen. Des Weiteren kann die Welle einen Hohlraum aufweisen, in dem ein Rotor eines Elektromotors angeordnet ist. Die Verdichterräder und/oder der Lagerbestandteil können einstückig mit der Welle ausgebildet sein.A first independent subject of the invention further relates to a shaft of a turbocompressor according to the invention described above. Such a shaft can thus carry a bearing component of a non-contact bearing and two compressor wheels, which are arranged on the left and right of the bearing component. The compressor wheels can be arranged back to back. Furthermore, the shaft together with compressor wheels can have a symmetrical arrangement of compressor wheels and bearing component with respect to an axial center plane. The bearing component may have a radially protruding flange. Furthermore, the shaft may have a cavity in which a rotor of an electric motor is arranged. The compressor wheels and / or the bearing component may be formed integrally with the shaft.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Other objects, advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings. All described and / or illustrated features alone or in any meaningful combination form the subject matter of the present invention, also independent of their summary in the claims or their dependency.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigen schematisch:The invention will be explained with reference to several embodiments. Here are shown schematically:

1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen zweistufigen Turboverdichter gemäß einer ersten Variante, 1 3 a section through a two-stage turbocompressor according to the invention according to a first variant,

2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Turboverdichter gemäß einer zweiten Ausführungsform, 2 a section through a turbocompressor according to the invention according to a second embodiment,

3 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Turboverdichter gemäß einer dritten Ausführungsform sowie 3 a section through a turbocompressor according to the invention according to a third embodiment and

4 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Turboverdichter gemäß einer vierten Ausführungsform. 4 a section through a turbocompressor according to the invention according to a fourth embodiment.

In den nachfolgenden Figuren werden gleiche oder gleich wirkende Bauteile zur einfacheren Lesbarkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following figures, the same or equivalent components are provided with the same reference numerals for ease of reading.

1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Turboverdichter 2. Der erfindungsgemäße Turboverdichter 2 weist eine erste Verdichterstufe 4 und eine zweite Verdichterstufe 6 auf. Die erste Verdichterstufe weist ein erstes Verdichterrad 8 sowie ein zweites Verdichterrad 10 auf. Das erste Verdichterrad 8 und das zweite Verdichterrad 10 sind einstückig mit einer Welle 12 ausgebildet. Die Verdichterräder 8, 10 rotieren um eine gemeinsame Drehachse. 1 shows a schematic section through a turbocompressor according to the invention 2 , The turbocompressor according to the invention 2 has a first compressor stage 4 and a second compressor stage 6 on. The first compressor stage has a first compressor wheel 8th and a second compressor wheel 10 on. The first compressor wheel 8th and the second compressor wheel 10 are integral with a shaft 12 educated. The compressor wheels 8th . 10 rotate around a common axis of rotation.

Das gemeinsame Bauteil mit Welle 12, erstem Verdichterrad 8 und zweitem Verdichterrad 10 ist mittels eines Magnetlagers 14 gelagert. Das Magnetlager 14 weist ein wellenseitiges Lagerteil 16 und ein gehäuseseitiges Lagerteil 18 auf. Zwischen den beiden Lagerteilen befindet sich ein Luftspalt 20.The common component with shaft 12 , first compressor wheel 8th and second compressor wheel 10 is by means of a magnetic bearing 14 stored. The magnetic bearing 14 has a shaft-side bearing part 16 and a housing-side storage part 18 on. Between the two bearing parts there is an air gap 20 ,

Die erste Verdichterstufe 4 weist einen Eingang 22 auf, durch die das zu verdichtende gasförmige Medium in den Turboverdichter 2 einströmt. Das Medium wird durch das erste Verdichterrad nach außen beschleunigt und dann in einem Diffusor 24 verdichtet und radial nach außen abgeführt. Hierzu ist die erste Verdichterstufe mittels einer Wandung 26 nach außen abgedichtet. Ein Medien führender Kanal wird außen mittels der Wandung 26 und innen durch das gehäuseseitige Lagerteil 18 des Magnetlagers 14 gebildet.The first compressor stage 4 has an entrance 22 on, through which the gaseous medium to be compressed in the turbo compressor 2 flows. The medium is accelerated through the first compressor wheel to the outside and then in a diffuser 24 compressed and discharged radially outward. For this purpose, the first compressor stage by means of a wall 26 sealed to the outside. A media leading channel is exterior by means of the wall 26 and inside through the housing-side bearing part 18 of the magnetic bearing 14 educated.

Die vorkomprimierte Luft wird über einen Ausgang 28 der ersten Verdichterstufe einem Eingang 30 der zweiten Verdichterstufe zugeführt und dort mittels des zweiten Verdichterrades 10 ein weiteres Mal beschleunigt und mittels eines weiteren Diffusors 32 verdichtet. Radial außen liegend in der zweiten Verdichterstufe ist ebenfalls ein Kanal mit einer Wandung 34 und dem gehäuseseitigen Lagerteil 18 gebildet. Das komprimierte Medium verlässt die zweite Verdichterstufe 6 durch einen Ausgang 36.The precompressed air is via an outlet 28 the first compressor stage an input 30 fed to the second compressor stage and there by means of the second compressor wheel 10 accelerated once again and by means of another diffuser 32 compacted. Radially outward in the second compressor stage is also a channel with a wall 34 and the housing-side bearing part 18 educated. The compressed medium leaves the second compressor stage 6 through an exit 36 ,

Das erfindungsgemäße Magnetlager 14 kann gleichzeitig als Motor ausgebildet sein, wobei das gehäuseseitige Lagerteil 18 dann den Stator bildet und das wellenseitige Lagerteil 16 in diesem Fall einen Rotor.The magnetic bearing according to the invention 14 can simultaneously be designed as a motor, wherein the housing-side bearing part 18 then forms the stator and the shaft side bearing part 16 in this case a rotor.

Gemäß 2 ist das Magnetlager 14 gegenüber der Ausführungsform gemäß 1 durch einen radial hervorstehenden Flansch 38 erweitert, der dem wellenseitigen Lagerteil 16 zuzuordnen ist. In dem gehäuseseitigen Lagerteil 18 ist hierzu eine Nut 40 vorgesehen, innerhalb derer der Flansch 38 angeordnet ist. Diese Ausgestaltung stabilisiert das Lager 14 zusätzlich axial.According to 2 is the magnetic bearing 14 compared to the embodiment according to FIG 1 by a radially protruding flange 38 extended, the shaft side bearing part 16 is to be assigned. In the housing side bearing part 18 this is a groove 40 provided within which the flange 38 is arranged. This embodiment stabilizes the bearing 14 additionally axial.

In der Ausführungsform gemäß 3 ist das berührungslose Magnetlager 14 axial durch einen Konus 42 stabilisiert, der mit seiner Spitze 44 der Welle 12 zugewiesen angeordnet ist. Die Spitze 44 liegt im Wesentlichen auf der Drehachse der Welle 12. Spitze 44 und Welle 12 sind sehr dicht zueinander beabstandet, bevorzugt weniger als 1 mm. Welle 12 und Spitze 44 kommen somit nur dann in Anlage, wenn die Welle-Verdichterrad-Einheit axial ausgelenkt wird. Der Konus 42 mit seiner Spitze 44 bilden somit eine axiale Abstützung für den erfindungsgemäßen Verdichter.In the embodiment according to 3 is the non-contact magnetic bearing 14 axially through a cone 42 stabilized with his tip 44 the wave 12 assigned arranged. The summit 44 lies essentially on the axis of rotation of the shaft 12 , top 44 and wave 12 are very closely spaced, preferably less than 1 mm. wave 12 and top 44 thus come into abutment only when the shaft-compressor wheel unit is deflected axially. The cone 42 with his tip 44 thus form an axial support for the compressor according to the invention.

In der Ausführungsform gemäß 4 ist das Lager 14 als reines Lager ausgebildet. Ein Antriebsmotor 46 für die beiden Verdichterstufen 4, 6 ist in der Welle 12 vorgesehen. Die Welle 12 weist dazu einen koaxial angeordneten Hohlraum 48 auf, in dessen Inneren ein Rotor 50 angeordnet ist. In den Hohlraum 48 ragt in ebenfalls konzentrisch angeordneter Schaft 52 ein, an dem ein Stator 54 angeordnet ist. Der Motor 46 kann auch als Generator dienen.In the embodiment according to 4 is the camp 14 designed as a pure camp. A drive motor 46 for the two compressor stages 4 . 6 is in the wave 12 intended. The wave 12 has for this purpose a coaxially arranged cavity 48 on, inside which a rotor 50 is arranged. In the cavity 48 protrudes in also concentrically arranged shaft 52 a, on which a stator 54 is arranged. The motor 46 can also serve as a generator.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
TurboverdichterTurbo compressor
44
erste Verdichterstufefirst compressor stage
66
zweite Verdichterstufesecond compressor stage
88th
erstes Verdichterradfirst compressor wheel
1010
zweites Verdichterradsecond compressor wheel
1212
Wellewave
1414
Magnetlagermagnetic bearings
1616
wellenseitiges Lagerteilshaft-side bearing part
1818
gehäuseseitiges Lagerteilhousing-side bearing part
2020
Luftspaltair gap
2222
Eingang der ersten VerdichterstufeInput of the first compressor stage
2424
Diffusordiffuser
2626
Wandungwall
2828
Ausgang der ersten VerdichterstufeOutput of the first compressor stage
3030
Eingang der zweiten VerdichterstufeInput of the second compressor stage
3232
Diffusordiffuser
3434
Wandungwall
3636
Ausgang der zweiten VerdichterstufeOutput of the second compressor stage
3838
Flanschflange
4040
Nutgroove
4242
Konuscone
4444
Spitzetop
4646
Motor/GeneratorMotor / generator
4848
Hohlraumcavity
5050
Rotorrotor
5252
StabRod
5454
Statorstator

Claims (11)

Turboverdichter mit einer ersten Verdichterstufe (4), welche ein erstes Verdichterrad (8) aufweist, und einer zweiten Verdichterstufe (6), welche ein zweites Verdichterrad (10) aufweist, wobei das erste Verdichterrad (8) und das zweite Verdichterrad (10) auf einer gemeinsamen Welle (12) angeordnet sind, wobei die Welle (12) berührungsfrei gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein berührungsfreies Lager (14) der Welle (12) zwischen dem ersten Verdichterrad (8) und dem zweiten Verdichterrad (10) angeordnet ist.Turbo compressor with a first compressor stage ( 4 ), which a first compressor wheel ( 8th ), and a second compressor stage ( 6 ), which a second compressor wheel ( 10 ), wherein the first compressor wheel ( 8th ) and the second compressor wheel ( 10 ) on a common wave ( 12 ) are arranged, wherein the shaft ( 12 ) is mounted without contact, characterized in that a non-contact bearing ( 14 ) the wave ( 12 ) between the first compressor wheel ( 8th ) and the second compressor wheel ( 10 ) is arranged. Turboverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das berührungsfreie Lager ein Magnetlager (14) ist.Turbo compressor according to claim 1, characterized in that the non-contact bearing a magnetic bearing ( 14 ). Turboverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (12) nur mittels des berührungsfreien Lagers (14) gelagert ist.Turbo compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft ( 12 ) only by means of the non-contact bearing ( 14 ) is stored. Turboverdichter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verdichterrad (8) und das zweite Verdichterrad (10) derart ausgerichtet sind, dass die jeweiligen Eingänge (22, 30) der Verdichterstufen (4, 6) auf gegenüberliegenden Seiten der Welle (12) angeordnet sind.Turbo compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the first compressor wheel ( 8th ) and the second compressor wheel ( 10 ) are aligned such that the respective inputs ( 22 . 30 ) of the compressor stages ( 4 . 6 ) on opposite sides of the shaft ( 12 ) are arranged. Turboverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterräder (8, 10) im Wesentlichen den selben Abstand zu dem Lager (14) aufweisen.Turbo compressor according to claim 4, characterized in that the compressor wheels ( 8th . 10 ) substantially the same distance to the bearing ( 14 ) exhibit. Turboverdichter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (14) als kombiniertes, berührungsfreies Radial- und Axiallager ausgebildet ist.Turbo compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing ( 14 ) is designed as a combined, non-contact radial and thrust bearing. Turboverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (14) wellenseitig einen radial hervorstehenden Flansch (38) aufweist, der axial zumindest teilweise von gehäuseseitigen Lagerkomponenten (18, 40) umschlossen ist.Turbo compressor according to claim 6, characterized in that the bearing ( 14 ) on the shaft side a radially projecting flange ( 38 ), which axially at least partially from housing-side bearing components ( 18 . 40 ) is enclosed. Turboverdichter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektroantrieb (46) und/oder ein Generator in das Lager (14) integriert ist.Turbo compressor according to one of the preceding claims, characterized in that an electric drive ( 46 ) and / or a generator in the warehouse ( 14 ) is integrated. Turboverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (12) einen rotationssymmetrisch angeordneten, wenigstens einseitig offenen Hohlraum (48) aufweist, in dem ein Rotor (50) angeordnet ist, wobei ein Stator (54) in den Hohlraum (48) hineinragt.Turbo compressor according to claim 8, characterized in that the shaft ( 12 ) a rotationally symmetrically arranged, at least one side open cavity ( 48 ), in which a rotor ( 50 ), wherein a stator ( 54 ) in the cavity ( 48 ) protrudes. Turboverdichter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spitze (44) vorgesehen ist, die auf einer Rotationsachse der Welle (12) angeordnet ist und einen Abstand zur Welle (12) zwischen 0 und 5 mm, bevorzugt zwischen 0 und 1 mm, aufweist.Turbo compressor according to one of the preceding claims, characterized in that a tip ( 44 ) is provided on an axis of rotation of the shaft ( 12 ) is arranged and a distance to the shaft ( 12 ) between 0 and 5 mm, preferably between 0 and 1 mm. Welle (12) mit einem ersten Verdichterrad (8) und einem zweiten Verdichterrad (10) sowie einem berührungsfrei ausgebildeten, zwischen dem ersten Verdichterrad (8) und dem zweiten Verdichterrad (10) angeordneten wellenseitigen Lagerteil (16) eines berührungsfreien Lagers (14) eines Turboverdichters (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.Wave ( 12 ) with a first compressor wheel ( 8th ) and a second compressor wheel ( 10 ) and a non-contact, between the first compressor wheel ( 8th ) and the second compressor wheel ( 10 ) arranged shaft side bearing part ( 16 ) of a non-contact bearing ( 14 ) of a turbocompressor ( 2 ) according to any one of the preceding claims.
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