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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeitsturbomaschine, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, und insbesondere eine Hochgeschwindigkeitsturbomaschine, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, wobei die Hochgeschwindigkeitsturbomaschine die Kühleffizienz der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine durch das Komprimieren und Entladen von Umgebungsluft, die darin eingesaugt wird, maximiert einen Luftkompressors in einer Saugluftkühlmethode kühlt, einen Flusspfad der Luft zum Kühlen der Innenseite der Turbomaschine und des Luftkompressors verkleinert und den Flusspfad optimiert.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Im Wesentlichen ist eine Turbomaschine eine Vorrichtung zum Komprimieren eines Gases durch eine Drehung eines Laufrades.
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Eine solche Turbomaschine wurde schon in einer Vielzahl von Technologien publiziert und viele Arten von Turbomaschinen, die eine geeignete Form und eine geeignete Spezifikation für eine Umgebung eines Industriestandortes aufweisen, wurden veröffentlicht.
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Um die Effizienz der konventionellen Turbomaschine zu steigern, wurden basierend auf derselben eine komplexe Entwurfsänderung für eine Form oder eine Kühlmethode des Laufrads und ein Kühlmittel und Techniken zum Verbessern der Effizienz und der Kühlleistung der hergestellten Turbomaschine verschiedentlich vorgeschlagen.
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Jedoch macht die Steigerung der technischen Fähigkeiten für die Turbomaschine die Struktur der Turbomaschine komplizierter, wodurch die Kosten der Turbomaschine steigen.
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Dies senkt eher die Lebensdauer und die Effizienz der Turbomaschine (Energieverlust aufgrund der komplexen Struktur der Turbomaschine) und bewirkt das Problem, dass die Instandhaltung und die Reparatur aufgrund eines Versagens schwierig sind.
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Die Turbomaschine ist nicht nur effizient, sondern auch exzellent in ihrer Lebensdauer und Handhabbarkeit, aber es ist ideal, wenn ihre Struktur einfach ist und ihre Kühlung gut ist.
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Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung die idealste Turbomaschine bereit, die in der Lage ist, die bekannten Probleme zu lösen.
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Als Stand der Technik, der sich auf eine Hochgeschwindigkeitsturbomaschine für ein thermisches Kühlgleichgewicht bezieht, ist ein „Turbobläser“ der koreanischen Patentregistrierung No. 10-1377057 (im Folgenden als „Patentliteratur 1“ bezeichnet) offenbart.
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Der Turbobläser umfasst ein Antriebsteil, das an einer Seite des Innenraums eines Hauptkörpers angeordnet ist und Umgebungsluft fördert, die durch Einlässe, die in dem unteren Teil des Hauptkörpers ausgebildet sind, durch das Einsaugen der Umgebungsluft eingeleitet wird, und ein Steuerungsteil, das an der anderen Seite des Innenraums des Hauptkörpers angeordnet ist.
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Wände, an denen schallabsorbierende Materialien an beiden Seiten angeordnet sind, sind in dem unteren Raum des Hauptkörpers angeordnet, um voneinander getrennt zu sein. Die Einlässe sind jeweils an den beiden Seiten des unteren Teils des Hauptkörpers angeordnet, die zueinander zeigen. Die durch den Einlass eingeleitete Umgebungsluft, wird zu dem Antriebsteil geleitet, nachdem die Flussrichtungen der durch den Einlass eingeleiteten Umgebungsluft durch die Wände häufig geändert worden sind.
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Entsprechend kann Lärm, der in dem Antriebsteil der Hauptkörpers erzeugt wurde und nach außen dringt, durch das Ausbilden mehrerer Wände in dem Hauptkörper und das Ausbilden von Lufteinlässen an beiden Seiten reduziert werden.
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Als weiterer Stand der Technik, der sich auf eine Hochgeschwindigkeitsturbomaschine für thermisches Kühlgleichgeweicht bezieht, ist „eine Turbobläserkühlstruktur vom direkten Antriebstyp“ in der koreanischen Patentregistrierung No. 10-1580887 (im Folgenden als „Patentliteratur 2“ bezeichnet) offenbart.
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Sie bezieht sich auf einen Turbobläser vom direkten Antriebstyp, der eine Mehrzahl an Löchern zum Kühlen eines Stators entlang eines Außendurchmessers eines Motorgehäuses und eine Mehrzahl an Löchern zum Kühlen eines Spulenteils, ein Lagergehäuse und einen Rotor zum Verbessern der Kühleffizienz durch die Mehrzahl an Löchern während der Betriebs eines Kühlventilators aufweist, wodurch ein thermisches Gleichgewicht bereitgestellt wird.
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Wie oben beschrieben, gehören die Patentliteratur 1 und die Patentliteratur 2 zu demselben technischen Gebiet wie die vorliegende Erfindung. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung, liegen ähnliche und identische technische Konzepte bezüglich des Gegenstands und der Lösung vor, die durch die Erfindung gelöst werden.
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Wenn die vorliegende Erfindung und der Stand der Technik zu demselben technischen Gebiet gehören, umfassen sie die wesentlichen Bestandteile.
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Das bedeutet, dass das Laufrad, der Motor, die Kühlungsmittel, etc. die wesentlichsten Bestandteile sind, die im Gebiet der Turbomaschine gestaltet werden müssen.
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Jedoch sind Patentliteratur 1 bis Patentliteratur 2 und die vorliegende Erfindung bezüglich ihrer spezifischen Komponenten und den Kühlmethoden zum Komprimieren von Umgebungsluft und zum Kühlen der Turbomaschine unterschiedlich.
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Entsprechend dient die vorliegende Erfindung zum Lösen der technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung, basierend auf den durch die Erfindung zu lösenden Gegenständen (Aufgabe der Erfindung), der Lösung (Komponenten) zum Lösen derselben, und den Effekten gemäß der Lösung der Erfindung, die sich von dem Stand der Technik der konventionellen Turbomaschine, der die Patentliteratur 1 bis zu der Patentliteratur 2 umfasst, unterscheiden.
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: Koreanische Patentregistrierung No. 10-1377057 (17. März 2014)
- Patentliteratur 2: Koreanische Patentregistrierung No. 10-1580877 (22. Dezember 2015)
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Probleme im Stand der Technik zu lösen, die oben beschrieben sind, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Turbomaschine bereitzustellen, die bewirkt, dass Luft durch das Kühlen der Innenseite unter Benutzung einer Saugluftkühlmethode durch einen kürzesten Pfad fließt, und dass der Fluss an eingesaugter Luft minimiert wird.
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Insbesondere ist es ein Ziel, die Kühleffizienz einer Turbomaschine zu maximieren, indem bewirkt wird, dass Umgebungsluft, die in die Turbomaschine gesaugt wird, um einen Luftkompressor zu kühlen, durch einen spezifischen Pfad fließt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird, um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, eine Hochgeschwindigkeitsturbomaschine bereitgestellt, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht und umfasst:
- ein Turbomaschinengehäuse, das eingesaugte Umgebungsluft durch einen spezifischen Pfad abgibt und einen Luftkompressor vor dem Äußeren schützt;
- den Luftkompressor, der in dem Turbomaschinengehäuse angeordnet und daran gekoppelt ist und Umgebungsluft in das Turbomaschinengehäuse saugt und die Umgebungsluft komprimiert, die in das Turbomaschinengehäuse gesaugt wird; und
- ein Kühlsystem mit kürzestem Pfad, das an einer Seite des Turbomaschinengehäuses angeordnet ist und den Luftkompressor, der in dem Turbomaschinengehäuse angeordnet ist, durch einen kürzesten Pfad kühlt,
- wobei das Kühlsystem mit kürzestem Pfad umfasst:
- eine Kühllufteinlassöffnung, die durch eine Seite des Turbomaschinengehäuses ausgebildet ist und es Umgebungsluft zum Kühlen des Luftkompressors erlaubt, in das Turbomaschinengehäuse zu fließen;
- eine Kühlluftauslassöffnung, die es Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung in das Turbomaschinengehäuse gesaugt wurde und den Luftkompressor gekühlt hat, erlaubt, nach außen abgegeben zu werden;
- eine Lüfteranordnung, die an eine Seite des Luftkompressors gekoppelt ist und sich mit der gleichen Geschwindigkeit mit der Drehung des Luftkompressors dreht, und die Luft innerhalb des Turbomaschinengehäuses und die Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung gesaugt wird, saugt und nach außen abgibt, um den Luftkompressor zu kühlen, und
- einen Erzeuger kürzester Pfade, der eine reibungsfreie Zirkulation der Luft in dem Turbomaschinengehäuse, das den Luftkompressor darin aufweist, durch das Reduzieren einer Kontaktzeit zwischen dem Luftkompressor und der Umgebungsluft, die in das Turbomaschinengehäuse gesaugt wird, ermöglicht, um den Luftkompressor zu kühlen, und
- wobei die Kühllufteinlassöffnung aufweist:
- erste Kühllufteinlasslöcher, die an einem Endabschnitt einer Leistungserzeugungskammer des Turbomaschinengehäuses ausgebildet sind, so dass Umgebungsluft zum Kühlen der Innenseite der Leistungserzeugungskammer und des Luftkompressors in die Leistungserzeugungskammer gesaugt wird, und
- zweite Kühllufteinlasslöcher, die an dem anderen Endabschnitt der Leistungserzeugungskammer des Turbomaschinengehäuses ausgebildet sind, so dass Umgebungsluft zum Kühlen der Innenseite der Leistungserzeugungskammer und des Luftkompressors in die Leistungserzeugungskammer gesaugt wird,
- wobei Umgebungsluft zum Kühlen der Innenseite der Leistungserzeugungskammer und des Luftkompressors in die Leistungserzeugungskammer gesaugt wird,
- wobei der Erzeuger kürzester Pfade umfasst:
- eine Abdeckplatte des Lüfters, die eine Bogenform aufweist, die eine vorbestimmte Länge aufweist, die hermetisch an das andere Ende der Leistungserzeugungskammer des Turbomaschinengehäuses gekoppelt ist und den Fluss der Luft, die durch die Lüfteranordnung gesaugt wird, führt;
- eine Sicherheitsabdeckplatte des kürzesten Pfads, die sich eine vorherbestimmte Distanz von der Abdeckplatte des Lüfters zu der Leistungserzeugungskammer des Turbomaschinengehäuses erstreckt und vorsteht und die Luft in der Leistungserzeugungskammer durch einen kürzesten Pfad in die Lüfteranordnung führt;
- einen Lufteinlass nach dem Abkühlen, der an der Sicherheitsabdeckplatte des kürzesten Pfads ausgebildet ist und es der Luft in der Leistungserzeugungskammer des Turbomaschinengehäuses erlaubt, zuerst dadurch gesaugt zu werden, um durch einen kürzesten Pfad nach außen abgegeben zu werden; und
- einen lüfterseitigen Führungskanal, der sich von dem Lufteinlass nach dem Abkühlen erstreckt und die Innenluft, die durch den Lufteinlass nach dem Abkühlen gesaugt wurde, zu der Lüfteranordnung führt,
- wobei die Luft in der Leistungserzeugungskammer des Turbomaschinengehäuses und die Umgebungsluft, die durch die ersten Kühllufteinlasslöcher und die zweiten Kühllufteinlasslöcher gesaugt wird, die Leistungserzeugungskammer und den Luftkompressor kühlt und dann über einen kürzesten Pfad abgegeben wird,
- wobei die Lüfteranordnung an das andere Ende einer Welle entgegengesetzt zu einem Laufrad in die entgegengesetzte Richtung zu dem Laufrad gekoppelt ist, um die Luft in der Leistungserzeugungskammer und die Umgebungsluft, die durch die ersten Kühllufteinlasslöcher und die zweiten Kühllufteinlasslöcher gesaugt wird, durch einen spezifischen Pfad zu saugen,
- wobei der spezifische Pfad, der ein Pfad ist, der durch die substanziellen Kupplungsbeziehungen der Komponenten des Turbomaschinengehäuses, des Luftkompressors und dem Kühlsystem mit kürzestem Pfad definiert ist, um den Effekt der Kühleffizienz der Turbomaschine zu maximieren, umfasst: einen ersten optimalen Flusspfad, der es Umgebungsluft erlaubt, durch die ersten Kühllufteinlasslöcher gesaugt zu werden, um mit dem Luftkompressor in Kontakt zu kommen, um die Wärme von dem Luftkompressor abzuführen, um sofort in den Lufteinlass nach dem Abkühlen zu fließen, um geführt zu werden, um durch den lüfterseitigen Führungskanal durch die Abdeckplatte des Lüfters zu der Lüfteranordnung gesaugt zu werden und dann durch die Kühlluftauslassöffnung nach außen abgegeben zu werden; und einen zweiten optimalen Flusspfad, der es Umgebungsluft erlaubt, durch die zweiten Kühllufteinlasslöcher gesaugt zu werden, um mit dem Luftkompressor in Kontakt zu kommen, um die Wärme von dem Luftkompressor abzuführen, um sofort in den Lufteinlass nach dem Abkühlen zu fließen, um geführt zu werden, um durch den lüfterseitigen Führungskanal durch die Abdeckplatte des Lüfters zu der Lüfteranordnung gesaugt zu werden, und dann durch die Kühlluftauslassöffnung nach außen abgegeben zu werden, wobei die Luft in dem Turbomaschinengehäuse und die Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung gesaugt wird, geführt werden, um durch einen ersten optimalen Flusspfad und einen zweiten optimalen Flusspfad zu fließen, die durch das Kühlsystem mit kürzestem Flusspfad erzeugt werden, wobei sie den Luftkompressor in dem Turbomaschinengehäuse kühlen.
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Es ist festzuhalten, dass die Terminologie oder die Wörter, die in den Ansprüchen verwendet werden, nicht im normalen oder lexikalischen Sinne zu interpretieren sind. Sie sollten als die Bedeutung und das Konzept interpretiert werden, die mit der technischen Idee der vorliegenden Erfindung konsistent sind, basierend auf dem Prinzip, dass der Erfinder das Konzept des Ausdrucks richtig definieren kann, um die Erfindung auf die beste Weise zu beschreiben.
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Daher sind die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispiele und die in den Zeichnungen gezeigten Konfigurationen nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und nicht alle technischen Ideen der vorliegenden Erfindung sind beschrieben. Daher soll verstanden werden, dass verschiedene Äquivalente und Modifikationen möglich sind.
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Figurenliste
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Die obigen, sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen besser verständlich, in denen:
- 1 eine Ansicht ist, die die Konfiguration einer Hochgeschwindigkeitsturbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht;
- 2 eine schematische Ansicht der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht;
- 3 eine Vorderansicht der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht;
- 4 eine Querschnittsansicht der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht;
- 5 ein schematisches Flussdiagramm ist, das den Betrieb der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine der vorliegenden Erfindung, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, und den Fluss der Luft zeigt, die eingesaugt und abgegeben wird; und
- 6 ein Ausführungsbeispiel zeigt, das einen ersten optimalen Flusspfad und einen zweiten optimalen Flusspfad visualisiert, die durch das Kühlsystem mit kürzestem Pfad der Komponenten der Hochgeschwindigkeitsmaschine der vorliegenden Erfindung, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, erzeugt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Hochgeschwindigkeitsmaschine, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht
- 100:
- Turbomaschinengehäuse
- 110:
- externe Luftkompressionskammer
- 120:
- Leistungserzeugungskammer
- 130:
- externer Luftansaugkanal
- 140:
- Druckluftauslass
- 200:
- Luftkompressor
- 210:
- Stator
- 220:
- Rotor
- 230:
- Welle
- 240:
- Laufrad
- 300:
- Kühlsystem mit kürzestem Pfad
- 310:
- Kühllufteinlassöffnung
- 311:
- erste Kühllufteinlasslöcher
- 312:
- zweite Kühllufteinlasslöcher
- 320:
- Kühlluftauslassöffnung
- 330:
- Lüfteranordnung
- 340:
- Erzeuger kürzester Pfade
- 341:
- Abdeckplatte des Lüfters
- 342:
- Sicherheitsabdeckplatte des kürzesten Pfads
- 343:
- Lufteinlass nach dem Abkühlen
- 344:
- kühllüfterseitiger Führungskanal
- S100:
- Schritt der Stromversorgung
- S200:
- Schritt des Betriebs des Luftkompressors
- S300:
- Schritt der Drehung des Laufrads
- S400:
- Schritt des Ansaugens von Umgebungsluft
- S500:
- Schritt der Luftkompression
- S600:
- Schritt des Entladens komprimierter Luft
- S700:
- Schritt der Drehung des Lüfters
- S800:
- Schritt des Ansaugens interner Luft
- S900:
- Schritt des Ansaugens von Kühlluft
- S1000:
- Schritt des Erzeugens kürzester Pfade
- S1100:
- Schritt des Entladens von Luft
- AF1:
- erster optimaler Flusspfad
- AF2:
- zweiter optimaler Flusspfad
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Im Folgenden werden die Funktionen, Komponenten und Aktionen der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine der vorliegenden Erfindung, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen detailliert beschrieben.
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1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Hochgeschwindigkeitsturbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, 2 ist eine schematische Ansicht der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, 3 ist eine Vorderansicht der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht und 4 ist eine Querschnittsansicht der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht;
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Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Hochgeschwindigkeitsturbomaschine (1), die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, wobei die Turbomaschine beinhaltet:
- ein Turbomaschinengehäuse (100), das eingesaugte Umgebungsluft durch einen spezifischen Pfad abgibt und einen Luftkompressor (200) von außen schützt;
- den Luftkompressor (200), der in dem Turbomaschinengehäuse (100) angeordnet und daran gekoppelt ist und Umgebungsluft in das Turbomaschinengehäuse (100) saugt und die Umgebungsluft komprimiert, die in das Turbomaschinengehäuse (100) gesaugt wird; und
- ein Kühlsystem mit kürzestem Pfad (300), das an einer Seite des Turbomaschinengehäuses (100) angeordnet ist und den Luftkompressor (200) in dem Turbomaschinengehäuse (100) über einen kürzesten Pfad kühlt,
- wobei das Kühlsystem mit kürzestem Pfad (300) beinhaltet:
- eine Kühllufteinlassöffnung (310), die durch eine Seite des Turbomaschinengehäuses (100) ausgebildet ist und es Umgebungsluft zum Kühlen des Luftkompressors (200) erlaubt, in das Turbomaschinengehäuse (100) zu fließen;
- eine Kühlluftauslassöffnung (320), die es Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung (310) in das Turbomaschinengehäuse (100) gesaugt wurde und den Luftkompressor (200) gekühlt hat, erlaubt, nach außen abgegeben zu werden;
- eine Lüfteranordnung (330), die an eine Seite des Luftkompressors (200) gekoppelt ist, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit mit der Drehung des Luftkompressors (200) dreht, und die Luft innerhalb des Turbomaschinengehäuses (100) und die Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung (310) gesaugt wird, saugt und nach außen abgibt, um den Luftkompressor (200) zu kühlen; und
- einen Erzeuger kürzester Pfade (340), der eine reibungsfreie Zirkulation der Luft in dem Turbomaschinengehäuse (100), das den Luftkompressor (200) darin aufweist, durch das Reduzieren einer Kontaktzeit zwischen dem Luftkompressor (200) und der Umgebungsluft ermöglicht,, die in das Turbomaschinengehäuse (100) gesaugt wird, um den Luftkompressor (200) zu kühlen, und
- wobei die Luft innerhalb des Turbomaschinengehäuses (100) und die Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung (310) gesaugt wird, geführt werden, um durch einen ersten optimalen Flusspfad (AF1) und einen zweiten optimalen Flusspfad (AF2) zu fließen, die durch das Kühlsystem mit kürzestem Pfad (300) erzeugt werden, wobei der Luftkompressor (200) in dem Turbomaschinengehäuse (100) gekühlt wird.
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Das bedeutet, dass sich die vorliegende Erfindung auf eine Turbomaschine bezieht, in der Umgebungsluft durch ein Ende des Turbomaschinengehäuses (100) gesaugt wird und dann komprimiert wird und durch eine Rotation des Luftkompressors (200) abgegeben wird,
wobei die Luft innerhalb des Turbomaschinengehäuses (100) und die Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung (310) gesaugt wird, durch die Lüfteranordnung (330) gesaugt werden, so dass Luft, die die Wärme der Luft in dem Turbomaschinengehäuse (100) und die Wärme des Luftkompressors (200) aufnimmt, nach außen abgegeben wird, und
wobei die Luft, die die Wärme aufnimmt, geführt wird, um durch einen kürzesten Pfad nach außen abgegeben zu werden, so dass die Luft in dem Turbomaschinengehäuse (100) schnell zirkuliert und ersetzt wird, wodurch die Kühleffizienz maximiert wird.
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Die vorliegende Erfindung wird bezüglich der Konfiguration detaillierter beschrieben.
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Das Turbomaschinengehäuse (100), das den Luftkompressor (200) von außen schützt und den Fluss und die Abgabe von Umgebungsluft, die durch eine Rotation des Luftkompressors (200) darin eingesaugt wird, führt, umfasst:
- eine externe Luftkompressionskammer (110), in der nach innen eingesaugte Umgebungsluft komprimiert wird;
- eine Leistungserzeugungskammer (120), in der Leistung zum Komprimieren der in die externe Luftkompressionskammer (110) gesaugten Umgebungsluft erzeugt wird;
- einen externen Luftansaugkanal (130), der an einem Ende der externen Luftkompressionskammer (110) angeordnet ist, um Umgebungsluft einzusaugen; und
- einen Druckluftauslass (140), der an einer Seite der externen Luftkompressionskammer (110) angeordnet ist, um Druckluft abzugeben,
- wobei der Luftkompressor (200) in der externen Luftkompressionskammer (110) und der Leistungserzeugungskammer (120) angeordnet und gekoppelt ist, und wobei Umgebungsluft in den externen Luftansaugkanal (130) gesaugt wird, wobei die angesaugte Umgebungsluft in der externen Luftkompressionskammer (110) komprimiert wird und die Druckluft durch die Leistung, die in dem Luftkompressor (200) erzeugt
- wird, durch den Druckluftauslass (140) nach außen abgegeben wird.
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Ferner umfasst der Luftkompressor (200), der in der Leistungserzeugungskammer (120) des Turbomaschinengehäuses (100) angeordnet ist und Leistung erzeugt, um Umgebungsluft in die externe Luftkompressionskammer (110) des Turbomaschinengehäuses (100) zu saugen und um die angesaugte Umgebungsluft zu komprimieren und abzugeben:
- einen Stator (210), der ein fixes Teil ist;
- einen Rotor (220), der ein Drehteil ist;
- eine Welle (230), die an den Rotor (220) gekoppelt ist und durch die externe Luftkompressionskammer (110) und die Leistungserzeugungskammer (120) angeordnet ist; und
- ein Laufrad (240), das an ein Ende der Welle (230) gekoppelt ist, das in der externen Luftkompressionskammer (110) angeordnet ist und Umgebungsluft ansaugt, komprimiert und abgibt,
- wobei Umgebungsluft durch das Laufrad (240), das sich bei hoher Geschwindigkeit dreht, in die externe Luftkompressionskammer (110) gesaugt wird und dann komprimiert wird und abgegeben wird.
- Wenn der Stator (210) ein Stator (210) ist, der eine Trommel vom Trenntyp umfasst, wie in dem Ausführungsbeispiel, das in 4 gezeigt ist, ist es möglich, die Kühleffizienz der vorliegenden Erfindung zu maximieren.
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Ferner umfasst das Kühlsystem mit kürzestem Pfad (300), das an einer Seite der Leistungserzeugungskammer (120) des Turbomaschinengehäuses (100) angeordnet ist und die Kühleffizienz und die Energieeffizienz durch das Verhindern eines Temperaturanstiegs in der Leistungserzeugungskammer (120) wie oben beschrieben maximiert:
- eine Kühllufteinlassöffnung (310), die durch eine Seite des Turbomaschinengehäuses (100) ausgebildet ist und es Umgebungsluft zum Kühlen des Luftkompressors (200) erlaubt, in das Turbomaschinengehäuse (100) zu fließen;
- eine Kühlluftauslassöffnung (320), die es Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung (310) in das Turbomaschinengehäuse (100) gesaugt wurde und den Luftkompressor (200) gekühlt hat, erlaubt, nach außen abgegeben zu werden;
- eine Lüfteranordnung (330), die an eine Seite des Luftkompressors (200) gekoppelt ist, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit mit der Drehung des Luftkompressors (200) dreht, und die Luft innerhalb des Turbomaschinengehäuses (100) und die Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung (310) gesaugt wird, saugt und nach außen abgibt, um den Luftkompressor (200) zu kühlen; und
- einen Erzeuger kürzester Pfade (340), der eine reibungsfreie Zirkulation der Luft in dem Turbomaschinengehäuse (100), das den Luftkompressor (200) darin aufweist, durch das Reduzieren einer Kontaktzeit zwischen dem Luftkompressor (200) und der Umgebungsluft ermöglicht,, die in das Turbomaschinengehäuse (100) gesaugt wird, um den Luftkompressor (200) zu kühlen, und
- wobei die Kühllufteinlassöffnung (310) aufweist:
- erste Kühllufteinlasslöcher (311), die an einem Endabschnitt der Leistungserzeugungskammer (120) des Turbomaschinengehäuses (100) ausgebildet sind, so dass Umgebungsluft zum Kühlen der Innenseite der Leistungserzeugungskammer (120) und des Luftkompressors (200) in die Leistungserzeugungskammer (120) gesaugt wird; und zweite Kühllufteinlasslöcher (312), die an dem anderen Endabschnitt der Leistungserzeugungskammer (120) des Turbomaschinengehäuses (100) ausgebildet sind, so dass Umgebungsluft zum Kühlen der Innenseite der Leistungserzeugungskammer (120) und des Luftkompressors (200) in die Leistungserzeugungskammer (120) gesaugt wird,
- wobei ausreichend Umgebungsluft zum Kühlen der Innenseite der Leistungserzeugungskammer (120) und des Luftkompressors (200) in die Leistungserzeugungskammer (120) gesaugt wird.
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Der Erzeuger kürzester Pfade (340) umfasst:
- eine Abdeckplatte des Lüfters (341), die eine Bogenform aufweist, die eine vorbestimmte Länge aufweist, und die hermetisch an das andere Ende der Leistungserzeugungskammer des Turbomaschinengehäuses (100) gekoppelt ist und den Fluss der Luft, die durch die Lüfteranordnung (330) gesaugt wird, reibungsarm macht;
- eine Sicherheitsabdeckplatte des kürzesten Pfads (342), die sich eine vorherbestimmte Distanz von der Abdeckplatte des Lüfters (341) zu der Leistungserzeugungskammer (120) des Turbomaschinengehäuses (100) erstreckt und vorsteht und die Luft in der Leistungserzeugungskammer (120) durch einen kürzesten Pfad in die Lüfteranordnung (330) führt;
- einen Lufteinlass nach dem Abkühlen (343), der an der Sicherheitsabdeckplatte des kürzesten Pfads (342) ausgebildet ist und es der Luft in der Leistungserzeugungskammer (120) des Turbomaschinengehäuses (100) erlaubt, zuerst dadurch gesaugt zu werden, um durch einen kürzesten Pfad nach außen abgegeben zu werden; und
- einen kühllüfterseitigen Führungskanal (344), der sich von dem Lufteinlass nach dem Abkühlen (343) erstreckt und die Innenluft, die durch den Lufteinlass nach dem Abkühlen (343) gesaugt wurde, zu der Lüfteranordnung (330) führt,
- wobei die Luft in der Leistungserzeugungskammer (120) des Turbomaschinengehäuses (100) und die Umgebungsluft, die durch die ersten Kühllufteinlasslöcher (311) und die zweiten Kühllufteinlasslöcher (312) gesaugt wird, die Leistungserzeugungskammer (120) und den Luftkompressor (200) kühlt und dann über einen kürzesten Pfad abgegeben wird,
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Die Lüfteranordnung (330) ist an das andere Ende der Welle (230) entgegengesetzt zu dem Laufrad (240) in der entgegengesetzte Richtung zu dem Laufrad (240) gekoppelt, um die Luft in der Leistungserzeugungskammer (120) und die Umgebungsluft, die durch die ersten Kühllufteinlasslöcher (311) und die zweiten Kühllufteinlasslöcher (312) gesaugt wird, durch einen spezifischen Pfad zu saugen.
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Das bedeutet, dass der spezifische Pfad dasselbe ist wie der kürzeste Pfad, der hierin beschrieben ist, und einen Pfad bedeutet, der durch substanzielle Kupplungsbeziehungen der Komponenten des Turbomaschinengehäuses (100), des Luftkompressors (200) und des Kühlsystems mit kürzestem Pfad (300) definiert ist, um den Effekt der Kühleffizienz der Turbomaschine zu maximieren.
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Der spezifische Pfad, wie in 6 gezeigt, entspricht:
- einem ersten optimalen Flusspfad (AF1), der es Umgebungsluft erlaubt, durch die ersten Kühllufteinlasslöcher (311) gesaugt zu werden, um mit dem Luftkompressor (200) in Kontakt zu kommen, um die Wärme von dem Luftkompressor (200) abzuführen, um sofort in den Lufteinlass nach dem Abkühlen (343) zu fließen, um geführt zu werden, um durch den kühllüfterseitigen Führungskanal (344) durch die Abdeckplatte des Lüfters (341) zu der Lüfteranordnung (330) gesaugt zu werden, und dann durch die Kühlluftauslassöffnung (320) nach außen entlassen zu werden; und einem zweiten optimalen Flusspfad (AF2), der es Umgebungsluft erlaubt, durch die zweiten Kühllufteinlasslöcher (312) gesaugt zu werden, um mit dem Luftkompressor (200) in Kontakt zu kommen, um die Wärme von dem Luftkompressor (200) abzuführen, um sofort in den Lufteinlass nach dem Abkühlen (343) zu fließen, um geführt zu werden, um durch den kühllüfterseitigen Führungskanal (343) durch die Abdeckplatte des Lüfters (341) zu der Lüfteranordnung (330) gesaugt zu werden, und dann durch die Kühlluftauslassöffnung (320) nach außen entlassen zu werden.
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Das bedeutet, dass die vorliegende Erfindung den Effekt der maximalen Kühleffizienz durch das Verwenden der Vorteile einer Luftkühlungsmethode, einer Saugkühlmethode und des Stators (210), der eine Trommelstruktur vom Separationstyp aufweist, bereitstellt und harmonisch und organisch die Vorteile mit dem Kühlstruktursystem mit kürzestem Pfad (300) anwendet.
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Der wichtigste Vorteil der Luftkühlungsmethode ist es, das Kühlen durchzuführen, indem es Luft erlaubt wird, einen Anstieg der Temperatur des Stators (210), des Rotors (220), und der Welle (230) zu verhindern, indem sie uniform mit dem Stator (210), dem Rotor (220), und der Welle (230) in Kontakt kommt und Wärme davon abführt, während sie durch einen spezifischen Pfad fließt.
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Der wichtigste Vorteil der Saugkühlmethode ist, dass es keine Methode des Kühlens der Leistungserzeugungskammer (120) durch das Fließen einer großen Menge an Umgebungsluft in die Leistungserzeugungskammer (120) ist, sondern zum einfachen Absenken der Innentemperatur der Leistungserzeugungskammer (120) durch das Saugen der Luft in der Leistungserzeugungskammer (120), welche in der Temperatur höher oder niedriger als Umgebungsluft ist, und zum Abgeben nach außen bei einer hohen Geschwindigkeit dient und die Leistungserzeugungskammer (120) durch das Verwenden der Umgebungsluft kühlt, die durch einen Druckunterschied zwischen der Leistungserzeugungskammer (120) und der Umgebung in die Leistungserzeugungskammer (120) gesaugt wird und schnell mit der Luft in der Leistungserzeugungskammer (120) gesaugt wird.
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Ferner ist der Vorteil des Stators (210), der eine Trommelstruktur vom Separationstyp aufweist, die Maximierung des Effekts durch das Kühlsystem mit kürzestem Pfad (300) der vorliegenden Erfindung.
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Das bedeutet, dass es der Vorteil des Stators (210), der eine Trommelstruktur vom Separationstyp aufweist, ist, schnell und uniform die gesamte Leistungserzeugungskammer (120) und den Kompressor (200) unter Verwendung des ersten optimalen Flusspfads (AF1) und des zweiten optimalen Flusspfads (AF2) zu kühlen, die durch das Kühlsystem mit kürzestem Pfad (300) erzeugt werden.
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Der Betrieb der Hochgeschwindigkeitsturbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht (1), und der Fluss der Luft, die gesaugt und abgegeben wird, werden unter Bezug auf 5 kurz beschrieben.
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Wenn dem Luftkompressor (200) Strom zugeführt wird (S100, Schritt der Stromversorgung), wird der Rotor (220) bei einer hohen Geschwindigkeit gedreht (S200, Schritt des Betriebs des Luftkompressors), das Laufrad (240), das in der externen Luftkompressionskammer (110) angeordnet ist, wird bei einer hohen Geschwindigkeit gedreht (S300, Schritt der Drehung des Laufrads), Umgebungsluft wird durch die Drehung des Laufrads (240) in die externe Luftkompressionskammer (110) gesaugt (S400: Schritt des Ansaugens von Umgebungsluft), die Umgebungsluft, die in die externe Luftkompressionskammer (110) gesaugt wird, wird durch das Laufrad (240) komprimiert (S500: Schritt der Luftkompression) und die Druckluft wird zu dem Druckluftauslass (140) abgegeben (S600: Schritt des Abgebens komprimierter Luft).
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Ferner saugt die Lüfteranordnung (330), die in der Leistungserzeugungskammer (120) angeordnet ist, in diesem Prozess die Luft in der Leistungserzeugungskammer (120) und Umgebungsluft, die durch die Kühllufteinlassöffnung (310) hereinfließt, durch das gleichzeitige Drehen mit der Drehung des Laufrads (240) (S700, S800, S900, Schritt der Drehung des Lüfters, Schritt des Ansaugens interner Luft und Schritt des Ansaugens von Kühlluft) und gibt über einen kürzesten Pfad, der in der Leistungserzeugungskammer (120) gebildet ist (S1000: Schritt des Erzeugens kürzester Pfade), Luft, die Wärme von der Leistungserzeugungskammer (120) und dem Luftkompressor (200) abgeführt hat, durch die Kühlluftauslassöffnung (320) (S 1100, Schritt des Abgebens von Luft) ab, wodurch der Luftkompressor (200) und die Leistungserzeugungskammer (120), welche Leistung erzeugen, um Umgebungsluft zu saugen, die angesaugte Umgebungsluft zu komprimieren und die Druckluft abzugeben, gekühlt werden, sodass ein Anstieg ihrer Temperatur verhindert wird.
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Das bedeutet, dass sich die vorliegende Erfindung auf eine Turbomaschine bezieht, deren Struktur vereinfacht werden kann und die unter Verwendung einer Saugluftkühlmethode und des Kühlsystems mit kürzestem Pfad (300) durch das Aufnehmen und das Abgegeben von Wärme nach außen, die von der Leistungserzeugungskammer (120) und dem Luftkompressor (200) erzeugt wird, , eine maximierte Kühleffizienz, Energieeffizienz und Lebensdauer aufweist.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das einen ersten optimalen Flusspfad (AF1) und einen zweiten optimalen Flusspfad (AF2) visualisiert, die durch das Kühlsystem mit kürzestem Pfad (300) der Komponenten der Hochgeschwindigkeitsmaschine der vorliegenden Erfindung, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, gebildet werden.
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Als Referenz ist die hierin angegebene „Saugluftkühlmethode“ eine Methode des Saugens der Luft in der Leistungserzeugungskammer (120) des Turbomaschinengehäuses (100), das den Luftkompressor (200) darin aufweist, und des Abgebens nach Außen, wobei eine reine Luftkühlmethode verwendet wird.
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Das bedeutet, dass es eine Methode des Saugens der Luft in der Leistungserzeugungskammer (120) und der in die Leistungserzeugungskammer (120) gesaugten Umgebungsluft durch die Kühllufteinlassöffnung (310) und des Abgebens nach außen ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, die die oben beschriebene Konfiguration und den oben beschriebenen Betrieb aufweist, werden die Innenseite des Turbomaschinengehäuses unter Verwendung der Saugluftkühlmethode und der Luftkompressor gekühlt und der Fluss der zum Kühlen nach innen gesaugten Luft ist optimiert, wodurch bewirkt wird, dass Luft über einen kürzesten Pfad fließt.
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Insbesondere wird Umgebungsluft, die in das Turbomaschinengehäuse gesaugt wird, um den Luftkompressor zu kühlen, geführt, um entlang eines spezifischen Pfades zu fließen, wodurch die Kühleffizienz maximier wird.
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Das bedeutet, dass ein schneller Fluss und Austausch der Luft in dem Turbomaschinengehäuse erzielt wird und die Kühleffizienz und die Energieeffizienz basierend auf der Kühleffizienz verbessert werden, da der Pfad, durch den die Luft in dem Turbomaschinengehäuse und die Umgebungsluft abgegeben werden, die in die Turbomaschine gesaugt wurden und den Luftkompressor gekühlt haben, reduziert und optimiert ist, so dass diese Luft durch einen kürzesten Pfad nach außen abgegeben wird.
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Ferner wird die Kühleffizienz maximiert, da der Luftfluss in dem Turbomaschinengehäuse schnell durch einen kürzesten Pfad ausgetauscht wird. Ferner wird die gesamte Struktur der Turbomaschine durch das Verwenden der Saugluftkühlmethode vereinfacht.
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Daher ist es möglich, die Herstellungskosten der Turbomaschine zu reduzieren und die Lebensdauer, Beständigkeit, Effizienz und Einfachheit der Wartung zu maximieren, wobei die vorliegende Erfindung sehr effektiv ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für die Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von der Idee und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochgeschwindigkeitsturbomaschine, die ein thermisches Kühlgleichgewicht ermöglicht, und kann angewandt werden, um zu der Verbesserung verschiedener industrieller Bereiche beizutragen, in denen die Turbomaschine verwendet wird, wie die Herstellungs- und Verkaufsindustrien zur Herstellung derselben und insbesondere der allgemeinen Industriestandorte, die Druckluft erfordern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 101377057 [0019]
- KR 101580877 [0019]
