TWI823924B - 徑向吹風器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種特別用於一冷卻機之徑向吹風器，其具有：一馬達外殼(21)，一軸(17)以旋轉方式安裝於該外殼中，該外殼在一末端處容納一壓縮機(27)之至少一個葉輪(16)，該壓縮機緊固至該馬達外殼(21)；至少一個徑向氣體軸承(22)及至少一個軸向氣體軸承(31)，該軸(17)經由該至少一個徑向軸承及該至少一個軸向氣體軸承以旋轉方式安裝於該馬達外殼(21)中；一設置於該徑向氣體軸承(22，23)之間之馬達(20)，其經由一轉子(18)及定子(19)而驅動，其中具有用於待供應之一壓力介質之一壓力埠(54)的至少一個通道(41)設置於該馬達外殼(21)中，該至少一個通道排空至形成於該軸(17)與該馬達外殼(21)之間的一轉子空間(46)中且自該葉輪(16)延伸至該徑向氣體軸承(22，23)或鄰近於該葉輪(16)而設置的軸向氣體軸承(31)。

Description

徑向吹風器
本發明係關於一種用於冷卻系統之徑向吹風器，其中該徑向吹風器包括馬達外殼，軸以旋轉方式安裝於該馬達外殼中，該外殼在一末端處容納壓縮機之至少一個葉輪，該壓縮機緊固至馬達外殼；且該徑向吹風器具有至少一個徑向軸承與至少一個軸向氣體軸承，該軸經由該至少一個徑向軸承與該至少一個軸向氣體軸承以旋轉方式安裝於外殼中。
自DE 10 2010 001 538 A1知曉用於氣體雷射之徑向吹風器。此徑向吹風器包括在第一徑向軸承與第二徑向軸承(詳言之徑向氣體軸承)之間的馬達，該馬達經由轉子及定子形成。軸向氣體軸承經設置為與軸上之葉輪相對，亦即，馬達以及分別鄰近於馬達配置的徑向氣體軸承設置於軸向氣體軸承與葉輪之間。在壓力下將氣體供應至此等徑向氣體軸承及軸向氣體軸承中之每一者，使得實現軸相對於外殼之無磨損及免維護安裝。
本發明之目標在於提出一種用於冷卻機之徑向吹風器，經由該徑向吹風器使簡單建構及安全操作係可能的。
此目標係經由一徑向吹風器來解決，在該徑向吹風器中，設置具有用於壓力介質之埠的至少一個通道，該至少一個通道排空至轉子空間中，該轉 子空間在葉輪與徑向軸承或鄰近於該葉輪之軸向氣體軸承之間延伸。
該徑向吹風器之馬達外殼中之轉子空間鄰接配置於該馬達外殼上之壓縮機之氣體空間。經由此配置，在不使用額外徑向軸密封或曲徑密封的情況下，在軸與容納馬達及壓縮機之馬達外殼之間的密封係可能的。另外，此密封配置包含如下優點：徑向吹風器之馬達外殼中之壓力位準可保持為低的，藉以防止用於操作冷卻機之冷卻構件之冷凝，且確保徑向軸承及/或軸向氣體軸承之安全操作。
較佳地，軸向氣體軸承定位於向馬達指派之徑向軸承與葉輪之間。徑向軸承較佳經建構為徑向氣體軸承。藉此，尤其在壓力介質饋送至馬達外殼中以用於操作軸向氣體軸承的情況下，外殼外側至壓縮機被密封。可經由此軸向氣體軸承實現一種曲徑密封。有利地，壓縮機之第二級之氣體空間被密封抵靠鄰近於其之馬達外殼之轉子空間。
此外，馬達外殼中之通道較佳直接通向轉子空間且與經定向至葉輪之壓縮機之氣體空間結合，其中轉子空間亦在指向軸向氣體軸承之方向上與軸向氣體軸承之軸向定子與板之間的工作間隙結合。此使得簡單但緊湊建構之配置係可能的，藉以一方面實現密封配置，且另一方面實現軸向氣體軸承之無磨損、無接觸及免維護的操作。
此外，至少一個軸向氣體軸承及鄰近於其鄰接地配置之徑向軸承經由共同轉子空間連接。可藉此經由徑向軸承使馬達外殼中之壓力等化係可能的。
此外，較佳地設置鄰接軸向氣體軸承或鄰近於軸向氣體軸承之加熱單元。可藉此抵消氣體或冷媒在軸向及/或徑向氣體軸承之作用表面上之冷凝。較佳地，在一溫度下操作此加熱單元，在該溫度下，軸向及/或徑向氣體軸承經加熱至高於主要壓力下之氣體或冷媒之露點的溫度。
此外，在操作狀態中，徑向吹風器之馬達外殼較佳經垂直定向使得壓縮機配置於其上。較佳提供所謂的垂直操作。此處，詳言之，壓縮機指向下方而定向，且馬達外殼指向上方而定向。在垂直操作中，馬達外殼之此定向另外具有如下優點：可減小或防止冷凝形成或在系統靜止時之冷凝形成中，冷凝物向下排出。
1:冷卻機
3:液化器
4:液泛式蒸發器
5:節流閥
6:氣體壓力管線
7:流體壓力管線
8:壓縮側
11:徑向吹風器
16:葉輪
17:軸
18:轉子
19:定子
20:馬達
21:馬達外殼
22:徑向氣體軸承
23:徑向氣體軸承
24:徑向定子
25:旋轉軸承表面
26:葉輪
27:壓縮機
31:軸向氣體軸承
32:旋轉板
34:軸向定子
35:靜止軸承表面
36:旋轉軸承表面
41:通道
46:轉子空間
47:通孔
49:氣體空間
51:外殼部分
52:外殼
54:壓力埠
56:加熱單元
基於圖中表示之實例，在下文中進一步詳細地描述本發明以及本發明之其他有利實施方式及進一步開發。待自描述內容及說明獲得之特徵可根據本發明個別地應用或針對多個特徵以任何所要組合應用。該等圖展示：圖1 冷卻機之示意圖，圖2 用於根據請求項1之冷卻機的根據本發明之徑向吹風器，及圖3 軸向氣體軸承以及壓縮機至徑向吹風器之馬達外殼之連接的示意性放大視圖。
在圖1中，表示了冷卻機1。冷卻介質在其中之閉合線路中移動，且此處經順次地轉換成不同聚集狀態。氣態冷卻介質最初經由徑向吹風器11壓縮，且藉由氣體壓力線6經引導至冷卻機1之壓縮側8中。在液化器3中，冷卻介質在熱釋放下冷凝。
液體冷卻介質借助於流體壓力管線7饋送至節流閥5且在此處膨脹。在連接之蒸發器4中，冷卻介質在低溫下在接收到熱時膨脹(蒸發)。蒸發器4在此處可有利地經建構為液泛式蒸發器4。
圖2在縱向剖視圖上展示徑向吹風器11。經由此徑向吹風器11， 冷卻介質係由壓縮機27(詳言之，渦輪徑向壓縮機)之至少一個葉輪16、26徑向加速，且經饋送、經壓縮至冷卻機1之壓縮側8之氣體壓力管線6中。葉輪16、26位於軸17上，該軸係由馬達外殼21之中間區中的馬達20驅動。此馬達係由與軸17連接之轉子18以及緊固至馬達外殼21之定子19組成。自軸17看到配置於葉輪16、26外部之區形成外殼之壓力側。徑向軸承，詳言之下部的徑向氣體軸承22及上部的徑向氣體軸承23，分別配置於軸17之上部區及下部區中。此等徑向氣體軸承22包括靜止軸承表面，其被指定為徑向定子24。此外，徑向氣體軸承22、23之區中的軸包括旋轉軸承表面25。用於氣體軸承之壓力介質有利地為冷卻介質。
軸向氣體軸承31設置於壓縮機27之葉輪16與徑向氣體軸承22之間。此軸向氣體軸承31包括旋轉板32以及鄰近於該板32或在該板之上部側及下部側上的軸向定子34，該等定子各自包含靜止軸承表面35。板32包括旋轉軸承表面36，該等旋轉軸承表面與靜止軸承表面35相對。與冷卻機1之壓縮側8連接的通道41在葉輪16下方通向軸向氣體軸承31與葉輪16之間。置於壓力下之冷卻介質以氣態形式在葉輪16下方經由此通道41饋送，以便保護軸向氣體軸承31免於粒子進入。
較佳地，徑向氣體軸承22之旋轉軸承表面25及/或軸向氣體軸承31之旋轉軸承表面36包含包括凹槽之表面。較佳地，提供人字形圖案。此類凹槽或表面凹部較佳地藉由超短脈衝雷射，詳言之皮秒雷射製造。此情形使得具有極短處理時間之處理有可能。另外，此處理步驟無後續處理，且實現了對精確實施方式之高需求。經由極短雷射脈衝，在微秒範圍內，材料之直接昇華發生。可藉此提供無後續處理、詳言之無毛刺的此等凹槽之產生。詳言之，使用離子束方法。替代地，亦可提供微型切割。
此徑向吹風器11在安設情形下垂直定向於冷卻機中。此處，壓縮機27向下定向，且馬達外殼垂直向上地定向。徑向吹風器11可有利地配置於 液泛式蒸發器4上方，使得在必要時由冷卻機1產生之冷凝在靜止時向下流回至蒸發器4中。
在圖3中，表示了軸向氣體軸承31以及蒸發器4至徑向吹風器11之馬達外殼21之連接的示意性放大視圖。壓縮機27與其外殼52至徑向吹風器11之馬達外殼21的連接在不使用曲徑密封或類似者情況下發生。置於壓力下之冷卻介質經由通道41的供應用以防止粒子進入軸向氣體軸承31中。軸向氣體軸承31自身具有在定子34之軸承表面35與旋轉板32之軸承表面36之間的狹窄間隙，使得經由軸向氣體軸承31自身，在馬達外殼21中之轉子空間46與壓縮機27中之氣體空間49之間形成密封。在徑向方向上查看時，轉子空間46形成於馬達外殼21中之通孔47與安裝於該通孔中之軸17之間。氣體空間49形成於馬達外殼21之外殼部分51或壓縮機27之外殼52與葉輪16之間。
較佳地，壓縮機27之外殼52圍封外殼部分51，且在此外殼部分51外部與馬達外殼21一體式地連接。
在馬達外殼21上，向被供應至通道41的處於壓力下之冷卻介質設置壓力埠54。在轉子空間46及氣體空間49彼此鄰接之區中，冷卻介質主要在氣體空間49之方向上流動，氣流經由軸向氣體軸承31在相反方向上被阻擋，該軸向軸承密封轉子空間46。
壓縮機27之壓力側與馬達外殼21之間的密封可因此經由此配置產生。壓縮機27較佳經建構為多級壓縮機或渦輪壓縮機。葉輪26形成第一級，且葉輪16形成第二級。詳言之，密封可產生於第二級之壓力側或壓縮機27之葉輪16與徑向吹風器11之馬達外殼21之間。與在壓縮機27之壓力側上相比較，較低壓力可因此設定於馬達外殼中，藉以防止冷卻介質在徑向氣體軸承22、23中之冷凝。
此外，壓力埠54可較佳包含過濾器元件。此情形結果為無粒子27進入壓縮機27及/或軸向氣體軸承31中。
此外，此徑向吹風器11可包含在軸向氣體軸承31之區中或在軸向定子34上或兩個軸向定子34之間鄰接的加熱單元56。此加熱單元56用以將軸向氣體軸承31加熱至在所施加壓力下高於冷卻介質之露點的溫度。可藉此防止冷卻介質之冷凝。此加熱單元56可經建構為電驅動加熱器，諸如(例如)經由電阻加熱元件或PTC元件。
11:徑向吹風器
16:葉輪
17:軸
18:轉子
19:定子
20:馬達
21:馬達外殼
22:徑向氣體軸承
23:徑向氣體軸承
24:徑向定子
25:旋轉軸承表面
26:葉輪
27:壓縮機
31:軸向氣體軸承
32:旋轉板
34:軸向定子
35:靜止軸承表面
36:旋轉軸承表面
41:通道

Claims (5)

  1. 一種特別用於一冷卻機之徑向吹風器，其具有：一馬達外殼(21)，一軸(17)以旋轉方式安裝於該馬達外殼中，該馬達外殼在一末端處容納一壓縮機(27)之至少一個葉輪(16)，該壓縮機緊固至該馬達外殼(21)；至少兩個徑向氣體軸承(22)及至少一個軸向氣體軸承(31)，該軸(17)經由該至少一個徑向軸承及該至少一個軸向氣體軸承以旋轉方式安裝於該馬達外殼(21)中；一馬達(20)，其經由設置於該等徑向氣體軸承(22，23)之間的一轉子(18)及定子(19)而驅動，其特徵在於具有用於待供應一壓力介質之一壓力埠(54)的至少一個通道(41)設置於該馬達外殼(21)中，該至少一個通道排空至形成於該軸(17)與該馬達外殼(21)之間的一轉子空間(46)中，且該轉子空間自該葉輪(16)延伸至鄰近於該葉輪(16)而設置的軸向氣體軸承(31)，且其中設置於該葉輪(16)與該馬達外殼(21)中之該軸向氣體軸承(31)之間的該通道(41)通向該馬達外殼(21)中之該轉子空間(46)及該壓縮機(27)之一氣體空間(49)，其中該轉子空間(46)與該軸向氣體軸承(31)之一軸向定子(34)與一板(32)之間的一工作間隙結合，且該軸向氣體軸承(31)密封地定界該轉子空間(46)。
  2. 如請求項1所述之徑向吹風器，其特徵在於該軸向氣體軸承(31)定位於向該馬達(20)指派之一徑向氣體軸承(22，23)與該葉輪(16)之間。
  3. 如請求項1所述之徑向吹風器，其特徵在於該至少一個徑向氣體軸承(22，23)經建構為徑向氣體軸承，且該至少一個徑向氣體軸承經由該共同轉子空間(46)與該鄰近軸向氣體軸承(31)結合。
  4. 如請求項1所述之徑向吹風器，其特徵在於在該軸向氣體軸承(31)上，設置鄰接或鄰近於該軸向氣體軸承(31)之一加熱單元(56)。
  5. 如請求項1所述之徑向吹風器，其特徵在於在上方配置有該壓縮機(27)的該馬達外殼(21)在一操作狀態中經垂直定向，其中該壓縮機(27)向下定向且該馬達外殼(21)向上定向。
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