RU2669122C1 - Компрессор со встроенными двигателями и рабочими колесами, объединенными с роторами двигателей - Google Patents

Abstract

Предложен безвальный компрессор (1) со встроенным двигателем, содержащий корпус (3) и по меньшей мере одну компрессорную ступень (9А, 9В), расположенную в указанном корпусе. Каждая ступень содержит соответствующее рабочее колесо (11А, 11В), установленное в корпусе (3) с возможностью вращения вокруг оси (А-А) вращения. Каждое рабочее колесо (11А, 11В) объединено со встроенным электродвигателем (13А, 13В), размещенным в корпусе (3) и содержащим статор (15А, 15В) и ротор (17А, 17В). Статор (15А, 15В) двигателя каждой ступени (9А, 9В) компрессора по периферии окружает рабочее колесо (11А, 11В), а ротор (17А, 17В) двигателя составляет одно целое с указанным рабочим колесом. Ротор (17А, 17В) двигателя каждой ступени (9А, 9В) компрессора расположен внутри соответствующего статора двигателя. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение, описанное в данном документе, относится к компрессорам со встроенным двигателем, в частности, к центробежным компрессорам со встроенным двигателем, и более конкретно, к многоступенчатым компрессорам со встроенным двигателем, в частности, к многоступенчатым центробежным компрессорам со встроенным двигателем.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Компрессоры со встроенным двигателем широко используются в различных отраслях промышленности для повышения давления газа. Компрессоры со встроенным двигателем обычно содержат корпус, в котором с возможностью вращения поддерживается роторный вал. На вращающемся валу установлено по меньшей мере одно рабочее колесо с возможностью вращения вместе с валом. Газ поступает в компрессор у впускного коллектора и подается через выпускной коллектор под более высоким давлением. Работу, необходимую для повышения давления газа, обеспечивает первичный двигатель, например, электродвигатель, вал которого механически присоединен к роторному валу указанного компрессора. В известных устройствах указанный электродвигатель может быть расположен снаружи корпуса компрессора или встроен в тот же корпус, в котором также размещены ступени компрессора. В многоступенчатых компрессорах двигатель приводит во вращение все рабочие колеса такого компрессора со встроенным двигателем.

Фиг. 1 изображает известный компрессор 100, выполненный с возможностью приведения в действие электродвигателем, расположенным снаружи корпуса компрессора (не показан на чертежах). Указанный компрессор содержит корпус 101 со впускным коллектором 103 и выпускным коллектором 105. Роторный вал 107 с возможностью вращения поддерживается в корпусе 101 между подшипниками 109 и 111.

Компрессор 100, показанный на Фиг. 1, представляет собой двухступенчатый центробежный компрессор, содержащий первое рабочее колесо 113 и второе рабочее колесо 115, установленные на валу 107 с возможностью вращения вместе с ним в корпусе 101. Первый диффузор 117, соединенный с первым рабочим колесом 113, и второй диффузор 119, соединенный со вторым рабочим колесом 115, неподвижно установлены в корпусе 101 компрессора 100. Снабженный лопатками обратный направляющий аппарат 121 обеспечивает поступление газа, подаваемого первым рабочим колесом 113, через диффузор 117 в направлении входа второго рабочего колеса 115. Газ, подаваемый вторым рабочим колесом 115, собирается в улитке 123 и в результате выпускается через выпускной коллектор 105.

Обратный аппарат 121 вместе с диффузором 117 и каналом 119 выполнен в неподвижной диафрагме 125, расположенной в корпусе 101.

Роторный вал 107 присоединен, например, посредством редуктора 108 к электродвигателю (не показан на чертежах). Для предотвращения протечки обрабатываемого указанным компрессором газа из корпуса 101 на валу 107 должны быть выполнены уплотнения.

Чтобы по меньшей мере частично компенсировать осевое усилие, создаваемое обрабатываемым потоком газа, на валу 107 может быть установлен или выполнен как единое целое с ним разгрузочный поршень 116.

Для исключения необходимости в уплотнительных средствах на указанном роторном валу компрессора и для уменьшения занимаемой площади двигательно-компрессорной установки были предложены встроенные электродвигатели, объединенные со ступенями центробежного компрессора.

В патенте США №5547350 описан модульный безвальный компрессор со встроенным двигателем, в котором каждое отдельное рабочее колесо выполнено с возможностью приведения во вращение посредством встроенного электродвигателя, содержащего статор, поддерживаемый на закрепленной части корпуса, и окружающего первую газовпускную камеру, расположенную соосно с указанным рабочим колесом. Ротор двигателя окружает его статор, выполнен с возможностью вращения вместе с указанным рабочим колесом и окружает указанную газовпускную камеру. Указанный ротор двигателя также оснащен подшипниками, поддерживающими с возможностью вращения ротор двигателя и указанное рабочее колесо в неподвижном корпусе. Осевая протяженность каждого блока указанного безвального компрессора со встроенным двигателем в соответствии с приведенным уровнем техники превышает осевую протяженность указанного рабочего колеса, так как встроенный двигатель расположен перед рабочим колесом и увеличивает общую осевую протяженность соответствующей ступени. Указанный диффузор неподвижно установлен в корпусе компрессора и проходит от выхода рабочего колеса радиально наружу в направлении соответствующего обратного направляющего аппарата.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предложен безвальный компрессор со встроенным двигателем, содержащий корпус и по меньшей мере одну компрессорную ступень, расположенную в указанном корпусе, причем каждая ступень содержит встроенный электродвигатель, т.е. электродвигатель, размещенный в корпусе указанного компрессора. В некоторых вариантах выполнения заявленный компрессор со встроенным двигателем может содержать одну ступень и, соответственно, одно рабочее колесо. Однако, предпочтительно, указанный компрессор является многоступенчатым и содержит несколько последовательно расположенных рабочих колес, каждое из которых снабжено отдельным встроенным электродвигателем. Каждый встроенный электродвигатель содержит статор, неподвижно установленный в указанном корпусе и преимущественно по меньшей мере частично окружающий указанное рабочее колесо соответствующей ступени компрессора, т.е. расположенный по меньшей мере частично вокруг рабочего колеса. Каждый встроенный электродвигатель дополнительно содержит ротор, выполненный как единое целое с указанным рабочим колесом с возможностью вращения вместе с ним. Диаметр статора двигателя каждой ступени больше диаметра соответствующего ротора и соответствующего рабочего колеса, благодаря чему рабочее колесо и ротор двигателя могут быть расположены по меньшей мере частично внутри статора двигателя. Таким образом, благодаря тому, что каждый из указанных встроенных электродвигателей может быть частично или полностью размещен в пределах осевой протяженности соответствующего рабочего колеса, обеспечивается компактная конструкция.

В некоторых вариантах выполнения каждое рабочее колесо содержит лопатки, расположенные вокруг оси вращения и образующие направляющие каналы, обеспечивающие прохождение потока технологического газа и проходящие от передних кромок лопаток к их задним кромкам. Соответствующий статор двигателя расположен радиально снаружи и по меньшей мере частично вокруг лопаток соответствующего рабочего колеса.

В одном или более вариантах выполнения каждая ступень компрессора содержит диффузор, выполненный с возможностью вращения вместе с указанным рабочим колесом и составляющий его неотделимую часть. Указанный диффузор может быть расположен между лопатками и ротором двигателя соответствующего рабочего колеса.

Признаки и варианты выполнения описаны в данном документе далее и дополнительно изложены в прилагаемой формуле изобретения, составляющей неотъемлемую часть описания. В вышеприведенном кратком описании изложены признаки различных вариантов выполнения изобретения для обеспечения возможности лучшего понимания следующего подробного описания, а также для лучшего понимания вклада в существующий уровень техники. Очевидно, что изобретение содержит и другие признаки, которые будут описаны далее и приведены в прилагаемой формуле изобретения. В связи с этим, перед подробным описанием нескольких вариантов выполнения данного изобретения следует отметить, что различные варианты выполнения данного изобретения не ограничиваются деталями конструкции и вариантами расположения элементов, рассмотренными в следующем описании или проиллюстрированными на чертежах. Данное изобретение включает и другие варианты выполнения, которые могут быть осуществлены на практике и выполнены различными способами. Кроме того, следует понимать, что фразеология и терминология, используемые в данном документе, приведены для описания и не должны рассматриваться как ограничительные.

Таким образом, специалисты должны понимать, что концепция, положенная в основу данного изобретения, может быть легко использована в качестве основы для создания других конструкций, способов и/или систем, предназначенных для осуществления каких-либо из указанных целей данного изобретения. Соответственно, важно понимать, что формула изобретения включает конструкции, которые являются эквивалентными в пределах сущности и объема данного изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Приведенные варианты выполнения изобретения, а также множество сопутствующих преимуществ станут более понятны из следующего подробного описания, которое следует рассматривать вместе с сопроводительными чертежами. На чертежах:

Фиг. 1 изображает продольный разрез известного многоступенчатого компрессора;

Фиг. 2 изображает частичный разрез вдоль оси вращения единого компрессора со встроенным двигателем в соответствии с изобретением;

Фиг. 3 изображает в увеличении фрагмент Фиг. 2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующее подробное описание иллюстративных вариантов выполнения приведено со ссылкой на сопроводительные чертежи. Одинаковыми номерами позиций на разных чертежах обозначены одинаковые или подобные элементы. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе. При этом следующее подробное описание не ограничивает изобретение, объем правовой охраны которого определен прилагаемой формулой изобретения.

Используемые в тексте описания слова «один вариант выполнения» или «вариант выполнения», или «некоторые варианты выполнения» означает, что определенный признак, конструкция или характеристика, описанные в отношении одного варианта выполнения, входят по меньшей мере в один вариант выполнения данного изобретения. Таким образом, наличие словосочетаний «в одном варианте выполнения» или «во варианте выполнения», или «в некоторых вариантах выполнения» в различных местах текста описания не обязательно относится к одному и тому же варианту выполнения (вариантам выполнения). Кроме того, определенные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах выполнения.

Фиг. 2 изображает продольный разрез единого компрессора 1 со встроенным двигателем в соответствии с данным изобретением. Компрессор 1 содержит наружный корпус 3 с впускным коллектором 5 и выпускным коллектором 7. Впускной коллектор 5 и выпускной коллектор 7 могут быть расположены соосно вдоль оси А-А компрессора 1, которая совпадает с осью вращения рабочих колес компрессора, как указано далее.

В иллюстративном варианте выполнения, изображенном на прилагаемых чертежах, компрессор 1 содержит две ступени 9А и 9В. Это количество ступеней выбрано только в качестве примера, поэтому следует понимать, что в корпусе 3 компрессора 1 возможно наличие различного количества ступеней.

Каждая ступень 9А и 9В содержит соответствующее рабочее колесо 11А и 11В, поддерживаемое в корпусе 3 с возможностью вращения вокруг оси А-А. Указанные рабочие колеса поддерживаются в указанном корпусе посредством подшипников, как будет описано далее, без необходимости использования центрального вала. Таким образом, компрессор 1 является безвальным.

Кроме того, каждая ступень 9А и 9В содержит встроенный двигатель 13А, 13В. Каждый электродвигатель 13А, 13В содержит статор 15А, 15В, неподвижно установленный в корпусе 3. Каждый электродвигатель 13А, 13В дополнительно содержит ротор 17А, 17В. Каждый ротор 17А, 17В прикреплен к соответствующему рабочему колесу 11А и 11В с возможностью вращения вместе с ним и при этом окружен соответствующим статором 15А, 15В.

В некоторых вариантах выполнения каждый статор 15А, 15В содержит несколько кольцеобразно расположенных электромагнитов, каждый из которых содержит электрическую обмотку 19, намотанную вокруг соответствующего ферромагнитного сердечника 21, образующего по меньшей мере одно полюсное расширение, обращенное к соответствующему ротору 17А, 17В двигателя. В некоторых вариантах выполнения каждый ротор 17А, 17В может быть выполнен из нескольких кольцеобразно расположенных постоянных магнитов 23, обращенных к соответствующему статору 15А, 15В.

Каждое рабочее колесо 11А и 11В содержит лопатки 29А, 29В, расположенные вокруг оси А-А вращения и ограничивающие промежуточные направляющие каналы 31А, 31В, через которые проходит технологический газ, ускоряемый путем вращения соответствующих рабочих колес. Каждая лопатка 29А, 29В проходит от передней кромки 29L, расположенной у входа в рабочее колесо, к задней кромке 29Т, расположенной у выхода направляющих лопаток 31А, 31В соответствующего рабочего колеса.

В некоторых вариантах выполнения каждое рабочее колесо 11А и 11В дополнительно содержит соответствующий диффузор 33А, 33В, расположенный по периферии вокруг выхода из направляющих каналов 31А, 31В.

В предпочтительных вариантах выполнения лопатки 29А, 29В и соответствующие диффузоры 33А, 33В выполнены с возможностью вращения вокруг оси А-А вращения в качестве единой детали. Диффузоры 33А, 33В каждого рабочего колеса 11А и 11В могут проходить в направлении наружной периферии рабочего колеса 11А и 11В, где расположен соответствующий ротор 17А, 17В двигателя.

Таким образом, диффузоры 33А, 33В образуют неотделимую часть соответствующего рабочего колеса и вращаются вместе с ним.

Соответственно, в варианте выполнения, показанном на Фиг. 2 и 3, каждое рабочее колесо 11А и 11В содержит лопатки 29А, 29В, соответствующий диффузор 33А, 33В и соответствующий ротор 17А, 17В двигателя. Эти элементы или компоненты указанного рабочего колеса расположены последовательно в радиальном направлении от оси А-А вращения в направлении наружной периферии указанного рабочего колеса с возможностью вращения в виде единого блока.

Каждое рабочее колесо 11А и 11В может быть выполнено в виде вращающегося диска 35А, 35В, который может быть выполнен в виде единого элемента, например, путем литья. Лопатки 29А, 29В и направляющие каналы 31А, 31В, а также диффузоры 33А, 33В могут быть выполнены в виде единого диска 35А, 35В, например, путем электроискровой обработки с использованием электродов подходящей формы. Таким образом, вращающийся диск 35А, 35В может образовывать ступицу и покрывающий диск соответствующего рабочего колеса 11А и 11В.

Радиально наружный участок указанного диска может вмещать ротор 17А, 17В встроенного электродвигателя. В некоторых вариантах выполнения ротор 17А, 17В может быть выполнен из постоянных магнитов, установленных на периферическом или окружном участке, окружающем диффузор 33А, 33В и лопатки 29А, 29В. Соответствующий статор 15А, 15В двигателя может быть расположен так, чтобы по периферии окружать периферический или окружной участок соответствующего диска 35А, 35В.

Таким образом, в отличие от известных компрессоров указанный диффузор выполнен с возможностью вращения вместе с соответствующими лопатками указанного рабочего колеса, при этом нет необходимости в обеспечении уплотнения вкруг входного отверстия рабочего колеса.

Между последовательно расположенными рабочими колесами 11А и 11В может быть расположена промежуточная диафрагма 37. Диафрагма 37 неподвижно установлена в корпусе 3. В диафрагме 37 может быть выполнен обратный направляющий аппарат 39. В некоторых вариантах выполнения указанный обратный направляющий аппарат 39 может быть снабжен лопатками, т.е. может содержать неподвижные лопатки 41, проходящие вдоль по меньшей мере промежуточной части обратного направляющего аппарата 39, который в свою очередь проходит от входа 39I обратного направляющего аппарата, расположенного перед выходом указанного диффузора, в направлении выхода 390 обратного направляющего аппарата, расположенного перед входом в следующее рабочее колесо 11В.

Обратный направляющий аппарат 39 собирает газ, выходящий из диффузора 33А первого рабочего колеса 11А, и подает частично сжатый газ в направлении входа второго рабочего колеса 11В.

В другой диафрагме 45, расположенной ниже по потоку от второго рабочего колеса 11В, может быть выполнен еще один обратный направляющий аппарат 43. В свою очередь, второй обратный направляющий аппарат 43 может быть снабжен лопатками и содержать набор неподвижных лопаток 47, проходящих вдоль по меньшей мере промежуточной части второго обратного направляющего аппарата 43 между входом 43I обратного направляющего аппарата и его выходом 430.

В примерном варианте выполнения, проиллюстрированном на Фиг. 2 и 3, компрессор 1 содержит только две ступени, следовательно, второй обратный направляющий аппарат 43 проходит не ко входу другого рабочего колеса, а в направлении выпускной камеры 49, которая проточно сообщается с указанным выпускным коллектором или подающим коллектором 7 компрессора 1. В некоторых вариантах выполнения выпускная камера 49 и подающий коллектор 7 могут быть по существу коаксиальными, т.е. проходят соосно. Таким образом, выпускная камера 49 может быть присоединена непосредственно к подающему коллектору 7, который соединяет нагнетательную сторону компрессора с трубопроводом. Соответственно, выпускная камера 49 может представлять собой продолжение подающего коллектора 7. Следовательно, обеспечивается возможность подачи потока сжатого газа непосредственно из выхода 430 обратного направляющего аппарата 43 в указанный трубопровод. В этом случае не требуется наличия улитки, которая обычно присутствует в конструкциях компрессоров известного уровня техники.

В других вариантах выполнения, содержащих более двух рабочих колес, второй обратный направляющий аппарат 43 может проточно сообщаться с входом следующего по расположению третьего рабочего колеса. Кроме того, другие дополнительные обратные направляющие аппараты и соответствующие рабочие колеса могут быть последовательно расположены, образуя многоступенчатый компрессор с большим количеством ступеней, без ограничения какими-либо ротодинамическими характеристиками, как в известных компрессорах радиального типа.

Вход первого рабочего колеса 11А проточно сообщается с впускной камерой 20, через которую проходит газ, поступающий во впускной коллектор 5, и из которой газ поступает в первое рабочее колесо 11А. В некоторых вариантах выполнения впускной коллектор 5 и впускная камера 20 могут быть по существу коаксиальными, т.е. расположены соосно. Таким образом, газовый поток может поступать непосредственно из указанного трубопровода в первое рабочее колесо. Впускная камера 20 может представлять собой продолжение впускного коллектора 5.

Расположение впускного коллектора 5, впускной камеры 20, выпускной камеры 49 и выпускного коллектора 7 обеспечивает возможность установки компрессора 1 со встроенным двигателем коаксиально с указанным трубопроводом, так как нет необходимости использовать ведущий вал и двигатель снаружи указанного компрессора.

Каждое рабочее колесо 11А и 11В компрессора 1 со встроенным двигателем может с возможностью вращения поддерживаться в корпусе 3 посредством соответствующих подшипников. В некоторых вариантах выполнения первое рабочее колесо 11А может поддерживаться одним или более подшипниками 51А, 53А, которые могут быть расположены между рабочим колесом 11А и стационарным компонентом 55, расположенным в корпусе 3. Подшипники 51А, 53А могут выполнять функцию упорных подшипников, т.е. предназначаться для восприятия осевого усилия, создаваемого на соответствующем рабочем колесе 11А, в то время как последнее вращается и обрабатывает газ, протекающий через направляющие каналы 31А. Подшипники 51А, 53А могут содержать активные магнитные подшипники, роликовые подшипники или их комбинации. В некоторых вариантах выполнения подшипники 51А, 53А также могут выполнять функцию радиальных подшипников, т.е. они выполнены с возможностью поддержания указанного рабочего колеса в радиальном направлении. В других вариантах выполнения радиальную опору может обеспечивать статор 15А и ротор 17А двигателя, расположенные вокруг рабочего колеса 11А. В других вариантах выполнения один или оба подшипника 51А, 53А могут содержать вспомогательные радиальные роликовые подшипники, поддерживающие рабочее колесо, когда действие магнитного подшипника электродвигателя является недостаточным или отсутствует.

В некоторых вариантах выполнения второе рабочее колесо 11В может с возможностью вращения поддерживаться посредством соответствующих подшипников 51В и 53В, расположенных, например, между рабочим колесом 11В и стационарной диафрагмой 37. Подобно подшипникам 51А, 53А подшипники 51В и 53В также могут выполнять функцию упорных подшипников, при этом воспринимая осевое усилие, создаваемое газом, обрабатываемым рабочим колесом 11В. Подшипники 51В и 53В могут содержать активные магнитные подшипники, роликовые подшипники или их сочетания. В некоторых вариантах выполнения подшипники 51В, 53В также могут выполнять функцию радиальных подшипников, т.е. выполнены с возможностью поддерживания рабочего колеса 11В в радиальном направлении. В других вариантах выполнения радиальной опорой может служить статор 15В и ротор 17В двигателя, расположенные вокруг рабочего колеса 11В. В других вариантах выполнения по меньшей мере один подшипник 51В, 53В может содержать вспомогательные радиальные роликовые подшипники, поддерживающие рабочее колесо 11В, когда действие магнитного подшипника электродвигателя является недостаточным или отсутствует.

При таком расположении каждое рабочее колесо в осевом направлении поддерживается соответствующими подшипниками, таким образом обеспечивая распределение осевой нагрузки на несколько подшипников. При этом нет необходимости использовать балансировочный барабан. Помимо этого, рабочие колеса 11А и 11В, соответственно, поддерживаются в корпусе 3 с возможностью передачи приводного усилия без необходимости использования центрального осевого вала и соответствующих подшипников, а также уплотнений как в известных компрессорах, например, в компрессоре, показанном на Фиг. 1.

Между каждым рабочим колесом 11А и 11В и неподвижным элементом, поддерживающим указанное рабочее колесо, а именно, между диафрагмой 37 и компонентом 55 может быть выполнено уплотнение. На схематично изображенном разрезе на Фиг. 3 первое уплотнение 57А расположено между стационарным компонентом 55 и рабочим колесом 11А, а второе уплотнение 57В расположено между вторым рабочим колесом 11В и диафрагмой 37. Уплотнения 57А и 57В могут быть расположены вокруг входа соответствующего рабочего колеса для предотвращения или ограничения прохождения обратного потока сжатого газа, выходящего из соответствующего рабочего колеса, в направлении входа этого же рабочего колеса, повышая тем самым эффективность каждой ступени компрессора.

Вход рабочего колеса, расположенный у передних кромок 29L лопаток 29А, 29В, и выход рабочего колеса, расположенный у радиально наружного конца соответствующего диффузора 33А, 33В, отнесены друг от друга на расстояние, превышающее расстояние, как правило предусмотренное между выходом и входом рабочего колеса в компрессоре известного уровня техники. Напротив, т.к. в известных компрессорах диффузор относится к неподвижным элементам компрессора, выход рабочего колеса расположен у задних кромок лопаток рабочего колеса выше по потоку от входа неподвижного диффузора, расположенного снаружи.

Следовательно, выполнение уплотнения между выходом и входом рабочего колеса становится более легким и менее критичным.

В других вариантах выполнения, не показанных на чертежах, дополнительные уплотнения могут быть выполнены в дополнение к уплотнениям 57А и 57В или вместо них в различных местоположениях в радиальном направлении относительно соответствующих вращающихся дисков 35А, 35В, например, радиально снаружи относительно подшипников 53А и 53В.

Вышеописанный единый компрессор 1 работает следующим образом. Поток F газа, который должен быть обработан, поступает в компрессор 1 через впускной коллектор 5, проходит через впускную камеру 20 и всасывается в первое рабочее колесо 11А, которое выполнено с возможностью приведения во вращение первым встроенным электродвигателем 13А, обеспечивая ускорение и сжатие газа, проходящего через направляющие каналы 31А и диффузор 33А. Затем газ поступает обратно через первый обратный направляющий аппарат 39 из выхода ротационного диффузора 33А в направлении входа второго рабочего колеса 11В.

Путем вращения второго рабочего колеса 11В, приводимого в действие вторым встроенным электродвигателем 13В, обеспечивается прохождение газа через направляющие каналы 31В и второй диффузор 33В, в котором обеспечивается дополнительное ускорение и сжатие газа, который затем собирается посредством второго обратного направляющего аппарата 43 и поступает в направлении радиально внутрь к выпускной камере 49.

Использование рабочих колес, снабженных встроенными двигателями 13А, 13В, исключает необходимость использования компрессорного вала, поддерживающего рабочие колеса, а также соответствующих подшипников и уплотнений на валу ротора, препятствующих утечке газа из внутренней части компрессора в окружающую среду.

Благодаря расположению встроенных электродвигателей 13А, 13В вокруг соответствующих рабочих колес, окружая по периферии лопатки 29А и 29В, в результате обеспечивается получение достаточно компактной механической конструкции.

Кроме того, благодаря наличию диффузоров 33А и 33В, выполненных с возможностью совместного вращения с лопатками соответствующих вращающихся рабочих колес 11А и 11В, обеспечивается прохождение через компрессор более устойчивого потока, что увеличивает производительность при малом расходе в конце рабочего диапазона.

Несмотря на то, что раскрытые в данном документе варианты выполнения изобретения проиллюстрированы на чертежах и подробно описаны выше в частности и в отношении нескольких иллюстративных вариантов выполнения, тем не менее, специалистам следует понимать, что возможно внесение множества модификаций, изменений и изъятий по существу без отклонения от основных идей, принципов и концепций изобретения, изложенных в данном документе, и преимуществ изобретения, указанных в прилагаемой формуле изобретения. Соответственно, надлежащий объем правовой охраны раскрытых нововведений следует определять исключительно путем самого широкого толкования прилагаемой формулы изобретения, включая все подобные модификации, изменения и изъятия. Кроме того, порядок или последовательность выполнения любого из этапов процесса или способа могут быть изменены в соответствии с другими вариантами выполнения.

Claims (12)

1. Безвальный компрессор со встроенным двигателем, содержащий корпус и по меньшей мере одну компрессорную ступень, расположенную в указанном корпусе, причем каждая ступень содержит соответствующее рабочее колесо, расположенное с возможностью вращения в указанном корпусе вокруг оси вращения, при этом каждое рабочее колесо объединено со встроенным электродвигателем, размещенным в указанном корпусе и содержащим статор и ротор, причем статор двигателя по периферии окружает указанное рабочее колесо, а ротор двигателя выполнен как единое целое с указанным рабочим колесом, причем ротор двигателя каждой компрессорной ступени расположен внутри статора соответствующего двигателя, при этом каждое рабочее колесо дополнительно содержит лопатки, расположенные вокруг указанной оси вращения, и диффузор, окружающий указанные лопатки и выполненный с возможностью вращения вместе с ними.

2. Безвальный компрессор по п. 1, содержащий несколько компрессорных ступеней, каждая из которых содержит соответствующее рабочее колесо и соответствующий встроенный электродвигатель.

3. Безвальный компрессор по п. 1, в котором указанные лопатки образуют направляющие каналы для потока обрабатываемого газа, причем указанные направляющие каналы проходят от передних кромок указанных лопаток к их задним кромкам, при этом статор двигателя расположен радиально снаружи лопаток соответствующего рабочего колеса и по меньшей мере частично окружает их.

4. Безвальный компрессор по п. 3, в котором ротор двигателя каждого рабочего колеса расположен между статором двигателя и указанными лопатками.

5. Безвальный компрессор по п. 1, в котором диффузор расположен между указанными лопатками и ротором двигателя соответствующего рабочего колеса.

6. Безвальный компрессор по п. 5, в котором каждая компрессорная ступень содержит вращающийся диск, в котором выполнены указанные лопатки и диффузор, причем указанный диск имеет окружной участок, окружающий указанные лопатки и диффузор и вмещающий соответствующий ротор двигателя.

7. Безвальный компрессор по п. 6, в котором статор каждого двигателя окружает указанный окружной участок соответствующего вращающегося диска.

8. Безвальный компрессор по п. 6, в котором указанные лопатки и диффузор выполнены как единое целое в соответствующем вращающемся диске.

9. Безвальный компрессор по п. 8, в котором указанный вращающийся диск образует ступицу и покрывающий диск указанного рабочего колеса.

10. Безвальный компрессор по п. 1, в котором между каждой парой последовательно расположенных рабочих колес, содержащей верхнее по потоку рабочее колесо и нижнее по потоку рабочее колесо, расположена неподвижная диафрагма, причем каждая неподвижная диафрагма содержит обратный направляющий аппарат, обеспечивающий поступление газа, выходящего на выходе из указанного верхнего по потоку рабочего колеса, на вход нижнего по потоку рабочего колеса.

11. Безвальный компрессор по п. 1, в котором каждое рабочее колесо содержит по меньшей мере один упорный подшипник, расположенный между указанным рабочим колесом и неподвижным элементом, присоединенным к указанному корпусу.

12. Безвальный компрессор по любому из пп. 1-11, в котором каждое рабочее колесо поддерживается в радиальном направлении с помощью соответствующего электродвигателя.

Images