构造成控制抵靠磁性马达推力轴承的压力的压缩机的制作方法

示例性实施例涉及压缩机的领域，并且更具体而言，涉及构造成控制抵靠磁性马达推力轴承的压力的压缩机。

背景技术：

在离心式压缩机中，净空气动力推力可为叶轮的上游端部和下游端部之间的力差。对于具有磁性推力轴承的压缩机而言，可为有用的是控制抵靠推力轴承的推力以避免推力轴承过载。

技术实现要素：

公开的是一种压缩机，其包括第一轴线，该第一轴线为压缩机旋转中心轴线，压缩机包括：压缩机壳体，该压缩机壳体包括多个第一轴向间隔端部以及设置在第一轴线上的轴，该多个第一轴向间隔端部包括第一端部和第二端部；叶轮和马达，该叶轮和该马达在多个第一轴向间隔端部之间设置在轴上，其中叶轮在第一端部近侧并且马达在第二端部近侧，并且其中叶轮包括叶轮转子，马达包括多个第二轴向间隔端部，该多个第二轴向间隔端部包括第三端部和第四端部，其中第三端部在叶轮近侧并且第四端部在第二端部近侧，并且马达包括多个轴向间隔马达推力轴承，该多个轴向间隔马达推力轴承包括第一推力轴承和第二推力轴承，其中第一推力轴承在第三端部近侧并且第二推力轴承在第四端部近侧；以及叶轮旁通回路，该叶轮旁通回路包括多个轴向间隔流体开口，在该多个轴向间隔流体开口之间具有流调节器，轴向间隔流体开口包括第一开口和第二开口，第一开口流体地设置在叶轮转子与压缩机的第一端部之间，并且第二开口流体地设置在叶轮转子与第一推力轴承之间，其中流调节器能够选择性地控制成实现通过叶轮的预定压力分布，以由此实现作用在多个推力轴承上的压力的控制。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，压缩机的第一端部为上游端部，压缩机的第二端部为下游端部，并且压缩机还包括在叶轮的下游端部近侧的平衡活塞，其中平衡活塞室流体地限定在平衡活塞与叶轮转子之间，旁通回路的第二开口流体地连接于平衡活塞室，并且流调节器的选择性控制实现平衡活塞室内的压力的控制。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，响应于选择性控制流调节器，平衡活塞室内的压力相对于压缩机壳体的吸入压力维持在预定范围内。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，多个推力轴承为磁性推力轴承，并且旁通回路能够响应于在多个推力轴承处检测的电流而选择性地控制，由此实现多个推力轴承处的压力的控制。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，响应于控制流调节器，多个推力轴承处的压力维持在多个推力轴承的阈值压力极限的预定百分比内。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，叶轮包括带护罩叶轮壳体，该带护罩叶轮壳体包括叶轮转子和平衡活塞、平衡活塞室和旁通回路的第二开口，并且入口引导导叶(IGV)壳体在叶轮的上游端部处连接于压缩机的第一端部，其中结构间隙设在带护罩叶轮壳体与IGV壳体之间，并且旁通回路的第一开口流体地连接于结构间隙并且由此在叶轮上游流体地连接于压缩机。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，流调节器为阀，并且压缩机还包括控制阀的控制器，其中控制器构造成：监测第一推力轴承处的第一电流和第二推力轴承处的第二电流，使阀在第一电流超过第二电流时闭合，并且使阀在第二电流大于第一电流时开启。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，当阀闭合时，控制器还构造成监测第一电流，直到在开启阀之前，该第一电流在多个推力轴承的阈值电流极限的预定百分比之间，并且当阀开启时，控制器还构造成监测第二电流，直到在闭合阀之前，该第二电流在多个推力轴承的阈值电流极限的预定百分比之间，并且其中多个推力轴承的阈值电流极限对应于多个推力轴承的阈值压力极限。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，压缩机还包括马达转子和马达定子，该马达转子沿轴向在多个推力轴承之间操作性地连接于轴，该马达定子固定地连接于压缩机壳体并且与马达转子沿轴向对准。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，压缩机为离心式单级压缩机。

还公开一种通过用于压缩机的控制器来控制用于马达的多个磁性马达推力轴承处的压力的方法，该多个磁性马达推力轴承设置在用于压缩机的壳体内，其中马达和叶轮设置在壳体内的压缩机轴上，方法包括：监测多个磁性马达推力轴承中的每个处的电流；当多个磁性马达推力轴承中的第一个中的第一电流超过多个磁性马达推力轴承中的第二个中的第二电流时，将用于叶轮的旁通回路中的流调节器控制成减少穿过旁通回路的流；以及当第二电流超过第一电流时，将流调节器控制成增加穿过旁通回路的流。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，其中压缩机包括：第一轴线，该第一轴线为压缩机旋转中心轴线，压缩机壳体包括多个第一轴向间隔端部以及设置在第一轴线上的轴，该多个第一轴向间隔端部包括第一端部和第二端部，叶轮和马达在多个第一轴向间隔端部之间设置在轴上，其中叶轮在第一端部近侧并且马达在第二端部近侧，并且其中叶轮包括叶轮转子，马达包括多个第二轴向间隔端部，该多个第二轴向间隔端部包括第三端部和第四端部，其中第三端部在叶轮近侧并且第四端部在第二端部近侧，马达包括多个马达推力轴承，多个马达推力轴承沿轴向间隔并且包括第一推力轴承和第二推力轴承，其中第一推力轴承在第三端部近侧并且第二推力轴承在第四端部近侧，并且叶轮旁通回路包括多个轴向间隔流体开口，在该多个轴向间隔流体开口之间具有流调节器，轴向间隔流体开口包括第一开口和第二开口，第一开口流体地设置在叶轮转子与压缩机的第一端部之间，并且第二开口流体地设置在叶轮转子与第一推力轴承之间，其中选择性地控制流调节器实现通过叶轮的预定压力分布，以由此实现作用在多个推力轴承上的压力的控制。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，压缩机的第一端部为上游端部，压缩机的第二端部为下游端部，并且压缩机包括在叶轮的下游端部近侧的平衡活塞，其中平衡活塞室流体地限定在平衡活塞与叶轮转子之间，旁通回路的第二开口流体地连接于平衡活塞室，并且流调节器的选择性控制实现平衡活塞室内的压力的控制。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，响应于选择性地控制流调节器，平衡活塞室内的压力相对于压缩机壳体的吸入压力维持在预定范围内。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，响应于控制旁通回路，多个推力轴承处的压力维持在多个推力轴承的阈值压力极限的预定百分比内。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，流调节器包括流体地控制旁通回路的阀，其中控制器：使阀在第一电流超过第二电流时闭合，并且使阀在第二电流大于第一电流时开启。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，当阀闭合时，控制器监测第一电流，直到在开启阀之前，该第一电流在多个推力轴承的阈值电流极限的预定百分比之间，并且当阀开启时，控制器监测第二电流，直到在闭合阀之前，该第二电流在多个推力轴承的阈值电流极限的预定百分比之间，并且其中多个推力轴承的阈值电流极限对应于多个推力轴承的阈值压力极限。

除了以上公开的一个或多个特征和元件之外或者作为备选，叶轮包括带护罩叶轮壳体，该带护罩叶轮壳体包括叶轮转子和平衡活塞、平衡活塞室和旁通回路的第二开口，并且入口引导导叶(IGV)壳体在叶轮的上游端部处连接在压缩机壳体的第一端部内，其中结构间隙设在带护罩叶轮壳体与IGV壳体之间，并且旁通回路的第一开口流体地连接于结构间隙，并且由此流体地连接于叶轮的压缩机上游端部。

还公开一种构造压缩机的方法，其中压缩机具有以上公开的特征和元件中的一个或多个。

附图说明

以下描述不应当被认为以任何方式限制。参照附图，类似的元件被相似地标记：

图1示出根据实施例的压缩机的特征；

图2示出根据实施例的压缩机的附加特征；

图3示出根据实施例的控制压缩机内的压力的过程；以及

图4为根据实施例的在执行控制压缩机内的压力的过程时生成的推力轴承力的曲线图。

具体实施方式

公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述在本文中参照图经由示例而非限制提出。

转至图1，公开大体上被称为200的压缩机，其包括第一轴线210，第一轴线210为压缩机旋转中心轴线。压缩机壳体220包括大体上被称为230的多个第一轴向间隔端部。轴向间隔端部230包括第一端部240和第二端部250，并且可包括设置在第一轴线210上的轴260。叶轮270和马达280可在多个第一轴向间隔端部230之间设置在轴260上。叶轮270可在第一端部240近侧，并且马达280可在第二端部250近侧。叶轮270可包括叶轮转子290。此外，叶轮270可包括扩散器300和收集器/蜗壳310。

马达280可包括大体上被称为320的多个第二轴向间隔端部，其包括第三端部330和第四端部340。第三端部330可在叶轮270近侧，并且第四端部340可在压缩机壳体220的第二端部250近侧。马达280可包括大体上被称为350的多个轴向间隔马达推力轴承，其包括第一推力轴承360和第二推力轴承370。第一推力轴承360可在马达280的第三端部330近侧，并且第二推力轴承370可在马达280的第四端部340近侧。马达280还可包括大体上被称为375的多个轴向间隔径向磁性轴承。

可包括叶轮旁通回路380，叶轮旁通回路380包括大体上被称为390的多个轴向间隔流体开口，在该多个轴向间隔流体开口之间可包括大体上被称为400的流调节器。轴向间隔流体开口390可包括第一开口410和第二开口420。第一开口410可流体地设置在叶轮转子290与压缩机200的第一端部240之间。第二开口420可流体地设置在叶轮转子290与第一推力轴承360之间。流调节器400可能够选择性地控制成通过叶轮270实现预定压力分布。该构造可影响作用在多个推力轴承350上的压力的控制。

根据实施例，压缩机200的第一端部240可为上游端部，并且压缩机200的第二端部250可为下游端部。压缩机200可包括在叶轮270的下游端部近侧的平衡活塞460，其中下游端部465大体上被称为465。平衡活塞460可具有在叶轮270的外直径的百分之八十至百分之九十(80-90％)之间的直径。

平衡活塞室470可流体地限定在平衡活塞460与叶轮转子290之间。旁通回路380的第二开口420可流体地连接于平衡活塞室470。流调节器400的选择性控制可实现平衡活塞室470内的压力的控制。更具体而言，响应于选择性控制流调节器400，平衡活塞室470内的压力可相对于压缩机壳体220的吸入压力保持在预定范围内。例如，选择性地控制流调节器400可维持平衡活塞室470中的压力，该压力为高于压缩机壳体220的吸入压力的一(1)PSI。叶轮270可包括带护罩叶轮壳体475，带护罩叶轮壳体475可包括叶轮转子290、平衡活塞460、平衡活塞室470，以及旁通回路380的第二开口420。

压缩机200可包括马达转子480，马达转子480沿轴向在多个推力轴承350之间操作性地连接于轴260。压缩机200可包括马达定子485，马达定子485固定地连接于压缩机壳体220并且与马达转子480沿轴向对准。示出的压缩机200可为离心式单级压缩机200，但是其它压缩机构造在本公开的范围内。

根据实施例，多个推力轴承350可为相应的多个磁性推力轴承。磁性推力轴承350可具有大体上被称为355的促动器(例如，嵌入在定子中的线圈)，该促动器由来自功率放大器(大体上被称为356)的电流激励。促动器355可提供磁场，以吸引安装在轴260上的盘(大体上被称为357)。通过调整穿过推力轴承350的电流，轴/盘组件可定位在距固定促动器355的给定距离处，由此减小由穿过叶轮270的流体的作用引起的抵靠推力轴承350中的任一个的压力/力。即，通过马达380分布在推力轴承350之间的力可维持在预定范围内，在下面更详细地论述。力的分布可在压缩机200中的马达380中的压力沿例如相对于固定促动器的上游或下游方向推动马达380时变得偏斜(skewed)。为了控制马达380中的压力，流调节器400操作成实现平衡活塞室470中的压力，如以上指示的。当推力轴承350中的测量电流为平衡的时，推力轴承350中的力也为平衡的。

因此，流调节器400可能够响应于在多个推力轴承350处检测的电流而选择性地控制，该电流由多个推力轴承350处的压力实现。更具体而言，响应于控制流调节器400，多个推力轴承350处的压力可维持在多个推力轴承350的阈值压力极限的预定百分比内。在一个实施例中，预定百分比范围可在阈值压力极限的百分之五十至百分之七十(50-70％)之间。

转至图2，入口引导导叶(IGV)壳体490可在叶轮270的上游端部处连接于压缩机壳体220的第一端部240，其中叶轮270的上游端部大体上被称为495。结构间隙500可设在带护罩叶轮壳体275与IGV壳体490之间。旁通回路380的第一开口410可流体地连接于结构间隙500，并且由此流体地连接于叶轮270的上游端部。

返回至图1，流调节器400可包括流体地控制旁通回路380的阀510。示意性地示出的控制器520可控制阀510。转至图3，示出控制压缩机中的压力的过程S200。过程S200可包括：控制器520执行监测第一推力轴承360处的第一电流和第二推力轴承370处的第二电流的步骤S210。在步骤S220处，控制器520可使阀450在第一电流超过第二电流时闭合。在步骤S230处，控制器520可使阀510在第二电流大于第一电流时开启。如图4(在下面详细地论述)中示出的，使电流平衡提供使推力轴承350上的力平衡。

此外，当执行过程S200时，当阀510闭合时，控制器520可监测第一电流，直到在使阀510开启之前，该第一电流在多个推力轴承350的阈值电流极限的预定百分比之间。类似地，当阀510开启时，控制器520可监测第二电流，直到在使阀510闭合之前，该第二电流在多个推力轴承350的阈值电流极限的预定百分比之间。根据实施例，多个推力轴承350的阈值电流极限可对应于多个推力轴承350的阈值压力极限。

转至图4，当阀450为开启位置时，平衡活塞室470中的压力可为例如高于吸入壳体压力的一(1)PSI，并且可在最低相对值处。此时，随推力轴承上的压力变化的净推力将在下游方向上，并且上游推力轴承将为活动的。当阀510处于闭合位置时，平衡活塞室470中的压力可为例如高于压缩机壳体220中的压力的一(1)psi，并且也将为最低相对值。

如图中示出的，多个推力轴承350中的容量随着电流而增加。平衡活塞460可确定大小成使得力在阀510开启时指向下游。在操作期间，阀510可闭合成带来在多个推力轴承350的容量的百分之二十至百分之七十(20-70％)之间的力。控制器460通过调整叶轮270下游的压力来将阀510控制成将推力轴承力保持在阈值的百分之四十至百分之五十(40-50％)内。控制器520还通过保持相对高的压力来将阀510控制成减少密封泄漏。

在上面公开的是在下游侧具有平衡活塞的叶轮，并且其中叶轮可在入口引导导叶(IGV)下游排放至压缩机中的预定最低压力。控制阀可将压力控制在预定的最小值和最大值之间。控制阀位置可改变成将推力轴承电流维持在预定极限内。

用语\"大约\"旨在包括误差程度，其与基于提交申请时可得到的装备的特定数量的测量相关联。

本文中使用的术语出于仅描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式\"一\"、\"一个\"和\"该\"旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还将理解的是，用语\"包括(comprises)\"和/或\"包含(comprising)\"在用于本说明书中时表示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件构件和/或它们的组。

尽管参照一个或多个示例性实施例描述本公开，但本领域技术人员将理解，可作出各种改变，并且等同方案可替换其元件，而不脱离本公开的范围。此外，可作出许多改型以使特定情形或材料适合于本公开的教导，而不脱离其基本范围。因此，意图是，本公开不限于公开为构想用于执行本公开的最佳模式的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求的范围内的所有实施例。