CN103842658B - 具有整体式热交换器的紧凑压缩*** - Google Patents

Abstract

公开了一种用于容纳可旋转组件和用于换热的装置及制造所述装置的方法。所述装置包括第一壳体和与所述第一壳体间隔开并在之间限定出间隙的第二壳体。所述装置还包括联接至冷却流体源的冷却流体歧管和联接至所述第一壳体和所述第二壳体并在其间延伸以填充所述空隙的一叠板。第一壳体和第二壳体以及所述一叠板限定出其中的加压封隔区的至少一部分。另外，所述一叠板包括容纳可旋转组件的孔并且限定出过程流体流道，过程流体流道被配置成将过程流体引导到可旋转组件和/或从可旋转组件引导过程流体。所述一叠板与冷却流体歧管流体连通并使热量从过程流体的传递至冷却流体。

Description

具有整体式热交换器的紧凑压缩***

背景技术

本申请要求于2011年5月11日提交的美国专利申请序列号61/484,775的优先权，该优先权申请的全部内容在其不与本申请相冲突的程度下以引用方式并入本申请中。

工业气体压缩机可以布置成压缩队列，其在多种产业中使用从而为过程流体提供增加的压力。这种工业应用的示例包括炼油厂、离岸采油平台、管道压缩机站、LNG液化***等。在许多这些应用中，空间是非常宝贵的，因此，对于更加紧凑的压缩***的需要日益增加。“紧凑压缩机”的开发通过在单个气密马达-压缩机模块中将加压高速马达和磁性轴承***与压缩机相结合而使得尺寸明显减小。一种这样的***是，其可在美国纽约奥利安的迪傲(Dresser-Rand)公司买到。

这些紧凑压缩***通常提供较高马达功率密度并消除变速箱和传统润滑***中的至少某项，从而实现尺寸的极大减小。然而，这种***通常包有包括热交换器的传统外部处理设备模块。这种热交换器要么用于限制处理气体的温度要么用于使需要用于气体压缩的功率最小化。尽管已证明这种外部热交换器可靠且适用于多种不同的应用，但这种外部热交换器的使用通常使得在热交换器与压缩机之间需要多个压缩机壳体穿透部和较多的互连管道。相应地，这种方案通常会导致相当大且复杂的压缩机组。

其它压缩***设计试图将热交换器集成在压缩机壳体内。尽管与传统分离的元件方案相比，这种设计提供了某些改进，但是这些设计通常增加了压缩机壳体在径向和轴向这两个方向上的尺寸，从而提供了容纳热交换器所需的额外的体积，因此，在某种程度上使***减小尺寸/紧凑设计的目的失效。而且，由于额外热交换器造成的尺寸增加与额外级所需的尺寸增加相复合，所以可使用的压缩级的数量通常受到限制。这通常导致整个压缩机组的压力增加能力减小。进一步地，在一些情况下，这种热交换器的集成导致压缩机中气动效率明显降低。

需要的是一种紧凑压缩***，其提供整体处理气体冷却且没有所描述的一些缺点。

发明内容

本公开的实施例可提供一种用于容纳可旋转组件的示例性装置。所述装置包括：第一壳体和第二壳体，所述第二壳体与所述第一壳体间隔开并在第一壳体和第二壳体之间限定了间隙。所述装置还可包括：冷却流体歧管，所述冷却流体歧管联接至冷却流体源；以及一叠板，所述一叠板联接至所述第一壳体和所述第二壳体，所述一叠板在所述第一壳体和所述第二壳体之间延伸以填充所述间隙。所述第一壳体和所述第二壳体以及所述一叠板在它们中限定出了加压封隔区的至少一部分。另外，所述一叠板包括孔，所述可旋转组件被容纳在所述孔中，所述一叠板限定出过程流体流道，所述过程流体流道被配置成将过程流体引导到所述可旋转组件和/或将过程流体从所述可旋转组件导出。另外，所述一叠板与所述冷却流体歧管流体连通并被配置成使热量从所述过程流体传递至所述冷却流体。

本公开的实施例还可提供用于涡轮机的示例性热交换器。所述热交换器可包括：冷却流体歧管，其联接至冷却流体源；以及一叠板，其提供加压壳体的至少一部分且具有在所述一叠板中限定的孔，可旋转组件通过所述孔被接收。所述一叠板包括多个第一面，每个所述第一面包括延伸通过所述第一面且与所述冷却流体歧管流体连通的冷却流体口、延伸通过所述第一面的过程流体通路、以及从所述孔延伸至所述流体通路并与所述孔和所述流体通路二者流体连通的多个通道。所述一叠板还包括多个第二面，每个所述第二面包括延伸通过所述第二面且与所述冷却流体歧管流体连通的流体口、延伸通过所述第二面的流体通路、以及从所述冷却流体口延伸并与所述冷却流体口流体连通以分配冷却流体的多个通道。

本公开的实施例还可提供用于制造热交换器的示例性方法。所述方法可包括：遮蔽多个第一板中的某些部分和多个第二板中的某些部分；以及形成通过所述多个第一板和所述多个第二板中的每个板的过程流体通路和冷却流体口。所述方法还包括使用电化学铣和化学铣中的至少一种方式在所述多个第一板和所述多个第二板的未被遮蔽的部分中形成通道，所述多个第一板的通道在所述多个第一板的孔与所述多个第一板的过程流体通路之间延伸，所述多个第二板的通道从所述冷却流体口处延伸。所述方法还包括使所述多个第一板与所述多个第二板交错；以及使所述多个第一板和所述多个第二板中每个板的孔、冷却流体口和过程流体通路对齐。所述方法还包括将所述多个第一板与所述多个第二板固定在一起以盖住在各个所述板中限定的通道并形成单体结构，所述单体结构被配置成提供用于涡轮机或马达或者用于涡轮机和马达两者的加压壳体的至少一部分。

附图说明

结合附图阅读下面详细描述时能最佳地理解本公开。需强调的是，根据产业中的标准惯例，各种特征并未按比例绘制。事实上，为了更加清晰地进行讨论，各种特征的尺寸可任意地增大或减小。

图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的紧凑压缩***的正视图。

图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的紧凑压缩***的侧剖视图。

图3示出了图2的一部分的放大图。

图4A示出了用于在根据本公开的一个或多个实施例的紧凑压缩***中使用的热交换器板的端视图。

图4B示出了图4A的一部分的放大图。

图4C示出了图4A中热交换器板的一部分的放大透视图。

图5A示出了用于在根据本公开的一个或多个实施例的紧凑压缩***中使用的另一热交换器板的端视图。

图5B示出了图5A中热交换器板的一部分的放大图。

图6示出了图3的一部分的放大图，图示了由根据本公开的一个或多个实施例的紧凑压缩***提供的流道。

图7示出了用于在根据本公开的一个或多个实施例的紧凑压缩***中使用的壳体中的马达的侧剖视图。

图8示出了根据本发明的一个或多个实施例的用于制造热交换器的方法的流程。

具体实施方式

应理解，下面的公开描述的是用于实现本发明的不同特征、结构或功能的多个示例性实施例。下文描述了组件、装置和配置的示例性实施例以使本公开变得简明；然而，这些示例性实施例仅提供作为示例并不旨在限制本发明的范围。此外，本公开在各个示例性实施例和本文提供的附图中将重复附图标记和/或字母。该重复操作只是为了简洁和清晰，本身并不表明在各个附图中讨论的各种实施例和/或配置之间有联系。而且，第一特征在说明书中随后描述的第二特征上或上方的信息可包括第一特征和第二特征以直接接触的方式形成的实施例，并且还可包括可在第一特征和第二特征之间***形成附加的特征从而使第一特征和第二特征可不直接接触的实施例。最后，下文呈现的实施例可以任何组合方式组合，即，在不背离本公开的范围的条件下，来自一个示例性实施例的元件可用在任何其它示例性实施例中。

此外，特定术语贯穿下面的说明书使用并要求指代特定组件。本领域的技术人员应理解，多种物体可用不同的名称指代同一组件，本文描述的元件的命名惯例不意在限制本发明的范围，除非本文另外特殊规定。进一步地，本文中使用的命名惯例不意在将名称不同但功能相同的组件区分开来。此外，在下面的讨论以及权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放式的方式使用，因此应理解为“包括，但不限于”。本公开中的所有数值都是准确或近似的值，除非另外特别规定。相应地，在不背离本发明的范围的情况下，本公开的多个实施例可偏离本文所公开的数量、值和范围。进一步地，如权利要求书或说明书中使用的，术语“或”意在涵盖排他性示例和包含性示例这两者，即，“A或B”意在与“A和B中的至少一个”有相同的意思，除非本文另外特别规定。

图1和图2分别示出了根据本公开的一个或多个实施例的紧凑压缩***10的正视图和侧剖视图。如图所示，***10包括封装在壳体11中的压缩机12，壳体11的至少一部分由一叠板22提供。一叠板22粘合或者以其它方式连接在一起以形成一体式压力封隔壳的至少一部分。进一步地，一叠板22在压缩机12的级之间提供用于过程流体的流道以及用于冷却流体以从过程流体中去除热量的一个或多个流道，而冷却流体不会与过程流体混合或者不会明显牺牲压缩机12的气动效率。由于一叠板22提供了压力封隔壳的至少一部分，其额外地提供了理想的热交换功能而不需明显地扩大压缩机壳体11。

通常，一叠板22可包括过程流体板100和冷却流体板200的组合，后面将分别参照图4A-图4C和图5A-图5B更详细地图示和描述过程流体板和冷却流体板。一叠板22中的板100和板200限定出用于冷却流体和过程流体的流道。例如，各冷却流体板200均提供用于使冷却流体从其流过的流道。各个冷却流体板200还可提供用于过程流体的通路，该通路使过程流体前进通过一叠板22中的冷却流体板200，且冷却流体不与过程流体混合。另一方面，过程流体板100提供用于使过程流体径向向内或径向向外前进的流道，接着允许过程流体流过一叠板22内的相邻过程流体板100。各个过程流体板100还提供通路，冷却流体通过该通路被传送至一叠板22的相邻冷却流体板200，同时防止冷却流体与过程流体混合。相应地，形成在过程流体板100和冷却流体200中的结构可形成在较厚板的相反两面中，这将在下面更详细地描述。

在多个实施例中，过程流体板100和/或冷却流体板200可相当薄且可使用化学或电化学铣或蚀刻工艺制造。相应地，板100和板200可被称作印刷电路热交换器。板100和板200可通过粘合、焊接、钎焊或其它方式连接在一起以形成一叠板22，这样，一叠板22为压力流体提供加压封隔屏障。这样，紧凑压缩***10在压缩机12中提供了从过程流体到冷却流体的理想的热传递，而不需压缩机壳体在径向方向或轴向方向上明显地扩大，也不会明显牺牲气动效率。

现在将转向所示的更详细的实施例，图1示出了紧凑压缩***10，所述紧凑压缩***包括压缩机12以及在操作上连接至压缩机12的马达14。马达14装在马达壳体15中，该马达壳体联接至连接器壳体16并且与连接器壳体16例如不透气地密封。压缩机12可为离心压缩机，例如，背对背压缩机；然而，本领域中已知的任何压缩机变体(包括直通式离心压缩机)都可用于所描述的紧凑压缩***10中。在至少一个实施例中，压缩机12可为压缩机系列，其可在美国纽约奥利安的迪傲公司买到。

用于压缩机12的壳体11分为第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20。第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20相互间隔开，在其间留出间隙21。然而，应理解，在不背离本公开的范围的条件下，壳体11可分为多于两个壳体和/或可采用额外压缩机壳体。在所图示的压缩机中，第二压缩机壳体20联接至连接器壳体16且可与连接器壳体16不透气地密封。一叠板22的外周填充间隙21。如上所提到的，一叠板22为压缩机12提供内部热交换结构，同时还将加压流体包含在其中以及限定通过所述一叠板的流道。

冷却流体歧管24和26可分别环绕第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20，并接近压缩机12的轴向上的边界。冷却流体歧管24和26可包括一个、两个或更多个环形结构(即，管道)，环形结构分别环绕第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20设置。冷却流体歧管24和26可经由延伸通过第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20的线路与一叠板22流体连通，这将在下面更加详细的描述。相应地，冷却流体歧管24和26可均被配置为向一叠板22提供冷却流体和/或经由延伸通过壳体11且与歧管24和26连通的线路从所述一叠板接收被加热的或“用过的”冷却流体。冷却流体歧管24和26的尺寸使得计算出的冷却流体的流量能在紧凑压缩***10的传热速率和尺寸之间提供最佳权衡。

经由歧管24和26供应至一叠板22的冷却流体可从来自任何适合的冷却流体源(未显示)得到，例如，从来自湖、河或其它咸水或淡水体的水得到。在其它实施例中，冷却流体可以是作为传统制冷循环的一部分而被冷却的制冷剂，或者可以是由压缩机12压缩的过程流体的一部分。在其它实施例中，冷却流体可以是任何方便的流体，例如，液化天然气。

相似地，冷却流体歧管30和32可环绕马达壳体15，例如，如图所示，靠近马达壳体的轴向上的边界。冷却流体歧管30和32可为环形且环绕着马达壳体15的外部周向地延伸。歧管30和32可均包括一个、两个或更多个管道，该管道配置为向设置在马达壳体15中的热交换器提供冷却流体和/或从该热交换器接收冷却流体。相应地，歧管30和32可均被配置为允许流过该歧管的冷却流体的所计算出的流量在紧凑压缩***10中的传热速率和尺寸之间提供最佳平衡。

图2示出了根据一个实施例的紧凑压缩***10的侧剖视图。如图所示，一叠板22在第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20之间延伸，填充了第一压缩机壳体和第二压缩机壳体之间的间隙21且至少部分地延伸通过第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20。一叠板22以焊接、钎焊、粘合或其它方式固定在一起以形成单个一体式的圆柱形结构，该一体式的圆柱形结构环绕着压缩机12的轴34和叶轮40a-h。通过填充第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20之间的间隙21，一叠板22提供了加压区域，叶轮40a-h设置在该加压区域中。

过程流体进口39联接至第一压缩机壳体18。过程流体进口39可为喷嘴，如图所示。过程流体出口41可联接至第二压缩机壳体20且可为喷嘴。进口39和出口41可流体连通地联接至一叠板22，进口39上游和出口41下游的过程流动通常被认为在紧凑压缩***10的外面。在多个实施例中，还可在壳体18和20中提供额外的进口和出口以执行本领域中已知的多个不同功能中的任何一个功能。进一步地，图示的进口39和出口41相对于第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20的定位仅仅是示例性的；相应地，在多个实施例中，进口39可联接至第一压缩机壳体18或第二压缩机壳体20，出口41也可联接至第一压缩机壳体或第二压缩机壳体。另外，本文中也考虑了进口39和出口41二者都联接至第一压缩机壳体18和第二压缩机壳体20其中之一的实施例。

一叠板22分别经由线路25a和25b以及27a和27b流体连通地联接至冷却流体歧管24和26。在至少一个实施例中，冷却流体歧管24和26可分别由一对环形管道24a和24b以及26a和26b提供，如图所示。线路25a和25b延伸通过第一压缩机壳体18且使管道24a和24b流体连通地与一叠板22联接。相似地，线路27a和27b延伸通过第二压缩机壳体20且使管道26a和26b流体连通地与一叠板22联接。在一个实施例中，管道24a和24b可被配置成向一叠板22供应冷却流体，而管道26a和26b可被配置成接收来自所述一叠板的用过的冷却流体。在另一个实施例中，可提供通过一叠板22的两个反向、平行的冷却流体流道，管道24a和26a提供冷却流体，管道24b和26b接收来自所述一叠板22的用过的冷却流体。然而，在多个实施例中，可使用任何适合的流道方向以包括单一方向的流道，其可提供足够的流量以能实现从过程流体至冷却流体的有效热传递。下面将更详细地描述一叠板22内冷却流体的流道。

应理解，在不背离本公开的范围的条件下，压缩机12可包括比所示的八个叶轮40a-h更多或更少的叶轮。进一步地，尽管在图示的实施例中叶轮40a-h提供用于压缩过程流体的结构，但应理解，可使用任何类型的压缩结构(例如，风扇、叶片、螺杆、活塞等)作为叶轮的替代或作为叶轮40a-h的补充。

马达14相似地包括一叠板43，所述板43围绕马达14的绕组45设置。应理解，在马达14不是电马达的实施例中，绕组45可使用也需要冷却的其它驱动结构代替。马达14中的一叠板43流体连通地联接至冷却流体歧管30和32，从冷却流体歧管30和32接收冷却流体并将用过的冷却流体排出至冷却流体歧管30和32。

尽管未图示，但在多个实施例中，紧凑压缩***10可包括一个或多个流体分离器。这种流体分离器可包括：一个或多个被驱动的旋转式分离器，其设置在轴34上且被配置成与轴34一起旋转；静电式分离器；由过程流体中的压力驱动的旋转式分离器；以及/或者本领域的技术人员知道的其它分离器。这种分离器可位于所述一叠板22内、位于第一压缩机壳体18或第二压缩机壳体20内、或者这两者内。这种分离器的示例包括共同受让美国专利No.5,385,446、5,664,420、5,685,691、5,750,040、7,241,392和7,288,202；公开号为2011/0017307、2010/0072121、2010/0038309、2009/0304496、2009/0321343、2009/00324391的美国专利申请；以及序列号为61/303，273、61/312,067、61/362,842、12/877,177的美国专利申请中所描述的分离器。上述专利和专利申请的全部内容在以与本文一致的程度上以引用的方式并入本文。

图3示出了图2的一部分的放大图，其进一步图示了根据一个实施例的紧凑压缩***10的各方面。如图所示，一叠板22通常包括多个部分(在本实施例中示出了10个部分：42a-j)。各个部分42a-j在压缩机12的两个组件之间限定出流道，各个部分42a-j均通过坯件44相互隔开。坯件44可没有用于使过程流体轴向传输的孔，而所述一叠板22内的其它板可均包括一个或多个过程流体轴向传输通路，下面将作更详细描述。然而，坯件44可包括轴向冷却流体传输通路，以允许冷却流体前进至相邻部分42a-j中，下面也将作更详细描述。

图4A图示了根据一个实施例的过程流体板100的端视图，而图4B至图4C分别图示了图4A的部分放大图和放大透视图。如上所述，过程流体板100可用在一叠板22中。过程流体板100通常可为所示的盘形且可很薄，如在图4C中可最佳理解的那样。然而，还应理解，过程流体板可按需要采用任何形状。例如，过程流体板100可为椭圆形、正方形、矩形等。

过程流体板100包括轴向面101和孔102。孔102的尺寸被设计成可容纳一个或多个流体处理组件，例如，上面参照图1-图3图示和描述的叶轮40a-h和轴34。过程流体板100还可包括冷却流体口104和过程流体通路106。冷却流体口104和过程流体通路106形成在轴向面101中且轴向延伸通过过程流体板100。进一步地，冷却流体口104和过程流体通路106均可设置为靠近过程流体板100的外径110，如图所示。在本文中，“靠近”通常意在指与孔102相比更加靠近外径110。然而，在其它实施例中，冷却流体口104和/或过程流体通路106可按需要设置在过程流体板100上的任何其它位置处。

径向通道108可形成在过程流体板100的轴向面101中且可在孔102与外径110之间径向延伸。在一个实施例中，径向通道108可呈角度设置，以使流过该径向通道的流体除了沿着径向方向前进外还沿着周向方向前进。进一步地，各个径向通道108的周向宽度可随着从孔102朝外径110的前进而增加；然而，在一些实施例中，周向宽度可大体上保持恒定不变。各个径向通道108可与过程流体通路106其中之一对齐，在靠近外径110处，过程流体通路106与径向通道108具有大体上相同的周向尺寸(即，宽度)。尽管未图示，在其它实施例中，每个径向通道108可与多个过程流体通路106对齐，每个过程流体通路106跨过径向通道108宽度的一部分。在其它实施例中，每个过程流体通路106可与两个或更多个径向通道108对齐。

各个径向通道108还可包括位于所述径向通道中的翅片112。翅片112可为任何适合的形状，例如，柱形、直线形、椭圆形或者如图所示的机翼形。只要机翼形翅片112可使由在径向通道108提供的流道中设置这种障碍物而引起的阻力损失减小。除了使气动损失最小化，翅片112还可位于为流过的过程流体提供最大接触面积的位置处。相应地，取决于流过径向通道108的预定径向方向，翅片112可如图所示地定向或与如图所示相反地定向。而且，如图4C最佳图示，翅片112可位于径向通道108中，使得翅片的顶部112a可与径向通道108外侧的轴向面101齐平或接近齐平(例如，处于同一径向位置)。如此，轴向面101和各个翅片112的顶部112a齐平地安装至相邻结构(未显示)，以使该相邻结构提供了用于径向通道108的盖子。

在一个实施例中，冷却流体口104可设置在一对过程流体通道106之间，如图所示，且可与一个或多个冷却流体歧管流体连通，例如上面参照图1-图3所描述的冷却流体歧管。冷却流体口104可与轴向面101的不包括径向通道108的部分对齐。相应地，冷却流体口104可被配置成提供使冷却流体轴向横穿过程流体板100的流过，同时避免冷却流体与流过径向通道108的过程流体混合。冷却流体口104通常可为圆形，如图所示；然而，在冷却流体口104不阻塞流道(如图所示，提供在径向通道108中)的实施例中，冷却流体口可形成为任何便利的形状。

可提供额外的过程流体板100(其具有定向为与图4A-图4C图示的方向相反的方向的翅片112)，以使过程流体从过程流体通道106流过径向通道108并流到设置在孔102中的任何流体处理组件。

图5A示出了根据一个或多个实施例的冷却流体板200的端部透视图，图5B示出了该冷却流体板200的局部放大透视图。冷却流体板200可被配置成在上面参照图1-图3所描述的一叠板22中使用。冷却流体板200可很薄且为所示的盘形，其尺寸和形状与上面参照图4A-图4C描述的过程流体板100相似，但在其它实施例中，其可为任何适合的形状。在所图示的实施例中，冷却流体板200包括孔202和外径204。孔202的尺寸被设置为能接收流体处理组件，例如上面参照图1-图3描述的叶轮40a-h和轴34。

冷却流体板200还可包括面203。过程流体通路206可被切出或者以其它方式形成到面203中并轴向延伸通过冷却流体板200。这些过程流体通路206通常可与过程流体板100中的过程流体通路106(图4A-图4C)一致，例如，在位置和形状上大体上相同。进一步地，过程流体通路206可靠近外径204被限定(即，与孔202相比更靠近外径)且可被配置为使处理气体流过，同时防止处理气体与冷却流体混合。

冷却流体板200还包括冷却流体口208，冷却流体口限定在面203中且延伸通过冷却流体板200。冷却流体口208可与冷却流体歧管(例如上面参照图1-3描述的冷却流体歧管)流体连通且通常可与在过程流体板100中限定的冷却流体口104(图4A-图4C)一致，例如，在形状和位置上大体上相同。冷却流体口208还可均与一个或多个径向通道210对齐，该径向通道被切出或以其它方式形成到面203中。面203的位于相邻径向通道210之间的部分可被称作径向延伸翅片212。进一步地，周向延伸通道214可被切出或以其它方式形成在面203中，周向延伸通道可在径向通道210之间延伸并可与径向通道流体连通。面203的位于相邻周向延伸通道214之间的部分可被称作周向延伸翅片216。相应地，翅片212和216的顶部通常与面203的剩余部分平齐或齐平，这样，除了限定通道210和214的位置处外，面203大体上是平的。这可使面203以及翅片212和216的顶部齐平地安装到额外的结构，从而为通道210和214提供盖子以使冷却流体保持在通道210和214中。

参照图4A-图5B，在示例性操作中，各个过程流体板100提供过程流体流道。相应地，过程流体从设置在孔102中的组件被径向向外导向通过径向通道108，如箭头114示意性图示。在径向通道108中，过程流体撞击翅片112以及径向通道108的轮廓，从而使热量从过程流体传递至过程流体板100。各个过程流体板100的面101粘合至或以其它方式固定至相邻板100或200的背部；相应地，在径向通道108外面实质上没有过程流体可漏入的流道区域。这样，流过各个径向通道108的过程流体就保持在径向通道中且被引导至过程流体通路106然后轴向穿过过程流体通路。

在各个冷却流体板200中，冷却流体可经由冷却流体口208进入径向通道210中并沿着箭头218示意性的图示方向前进。各个径向通道210与一个或多个周向延伸通道214连通，如图所示，因此，冷却流体从径向通道210流到周向延伸通道214中。流体接着穿过周向延伸通道214前进并流入另一组径向通道210中。最后，冷却流体被接收到另一个冷却流体口208中并流出冷却流体板200，例如，流回冷却歧管以进行再冷却和/或进行调节，或者被移除。然而，应理解，对过程流体板100和冷却流体板200所描述的结构可表现为单个板相反的两面而不是分离的板。

相应地，流过通道210和214的冷却流体将热量从冷却流体板200传递至冷却流体。通过将冷却流体板200与过程流体板100堆叠在一起，来自过程流体的热量被传递至过程流体板100，然后传递至冷却流体板200，热量在冷却流体板处被转移给冷却流体。此外，在冷却流体板200平齐地安装到过程流体板100的背部的实施例中，传递到过程流体板100中的一些热量可直接传递至冷却流体，这是因为过程流体板100的背部为通道210和214提供盖子。相似地，冷却流体板200的背部可为相邻过程流体板100提供盖子。这样，过程流体的一些热量可直接传递至冷却流体板200，这是因为冷却流体板200为各个径向通道108提供了盖子。

而且，过程流体板100和冷却流体板200均可一体形成，即，通道、翅片、通路等都可被切出或都可由单件材料形成。在一个示例中，这可通过铸造(比如，熔模铸造)、粉末冶金加工、激光沉积和/或铣的传统方法来实现。然而，在一个特殊实施例中，通道108、210和214的轮廓可能过小而不能容易地使用这些传统技术来形成。如此，可有利地采用替换技术以例如提供印刷电路热交换器(PCHX)。PCHX板通常使用化学蚀刻或电化学蚀刻或“机加工”来形成以形成所需的轮廓。

在这种情况下，面101和203被可抵抗由化学蚀刻或电化学蚀刻或铣介质引起的降解的物质遮蔽在预定通道区域之间。这样的沉积可受到例如使用光致抗蚀剂照相、印刷、或丝网印刷影响。接着应用蚀刻或机加工介质，该介质可去除板100和200的未遮蔽部分上的材料，从而创建通道108、210和214，同时留下例如翅片112、212和216。这种PCHX制造加工使板100和200能使用多种材料，例如，钢、不锈钢、黄铜、铜、青铜、铝、它们的组合、它们的合金或者其它材料。另外，通过化学蚀刻或电化学蚀刻或机加工形成板100和200可使板100和200比使用传统机加工技术制造的热交换器薄。例如，面101或203与板100和200的相反侧之间的距离可小于约5mm、小于约4mm、小于约3mm或小于约2mm，通道108、210和214的深度小于约2mm、小于约1.5mm、小于约1mm或小于约0.5mm。

当被构造完成时，多个各种类型的板100和200(例如，几十个、几百个或更多)可堆叠在一起形成一叠板22或43，所述一叠板例如在过程流体板100和冷却流体板200之间交替。这种印刷电路热交换器的示例的形成方式可与具有公开号No.2009/0294113的美国专利申请以及具有公开号No.0212878的欧洲专利中描述的方式相似，其全部内容在与本文一致的程度上以引用方式并入本文。

图6示出了紧凑压缩***10的局部剖视图，其与图3所示的视图相似并进一步图示了紧凑压缩***10的操作。如上面描述的，紧凑压缩***10包括一叠板22。所述一叠板22可由多个过程流体板100和多个冷却流体板200制成，过程流体板和冷却流体板已在上面参照图4A-图5B图示和描述。过程流体板100和冷却流体板200可交错以形成所述一叠板22。术语“交错”在本文中用于描述板100和200的相对位置，不应严格地理解为需要一个冷却流体板200后面跟着一个过程流体板100的交替的顺序并因而采用重复的方式。尽管术语“交错”可指上面这种布置方式，但其在本文中可广义上限定为包括板100和200的任何顺序，例如，联接在一起的一个、两个或更多个冷却流体板200后面跟着联接在一起的一个、两个或更多个过程流体板100，在所述一叠板22和43中顺序重复或者变化。

此外，参照图4A-图5B，冷却流体被歧管24a接收并大体上沿着箭头401的方向穿过一叠板22流向相对的管道26a(图3)。冷却流体的压力和冷却流体口104和208的尺寸使冷却水涌进冷却流体板200的通道210和214。在其它实施例中，可使用额外的结构使冷却流体按路径流到通道210和214中。冷却流体从所述一叠板22移除热量且最终从过程流体中移除热量，如上面所描述。进一步地，由于额外的冷却流体被从管道24a推到了一叠板22中，所以加热过的或“用过的”冷却流体沿着箭头401方向前进直至该冷却流体经由歧管24和26的接收管道24b和26b被移除(图1)。

现在来看过程流体流道，过程流体经由进口39被接收到压缩机12中(图2)。接着过程流体通过管道被导入并穿过一叠板22的第一部分42a，如箭头402所图示(图6)。相应地，第一部分42a将过程流体引导到第一叶轮40a。第一叶轮40a在轴34上旋转以压缩过程流体，且过程流体前进通过第一叶轮，大体上如箭头404所示。该压缩过程也加热了过程流体。被压缩的且加热的过程流体从叶轮40a排出并进入第二部分42b，大体上如箭头406所示。

第二部分42b限定出了扩散器通道或第一径向流道，使处理气体从叶轮40a径向向外前进。由于一叠板22粘合在一起以形成其本身的加压封隔区，因此，其也提供返回弯部或轴向流道，返回弯部或轴向流道进而使流体从径向向外转为大体上轴向方向，并且在过程流体前进通过在板100和200中限定的过程流体通路106和206时，其还提供用于过程流体的轴向流道，直到过程流体到达坯件44。过程流体最后到达返回通道或第二径向流道，返回通道或第二径向流道将过程流体引导至第二叶轮40b。在一个示例性实施例中，不需额外结构来提供超出所述一叠板22的这两个分开的通道。实际上，第二部分42b的某些过程流体板100中的径向通道108与第一叶轮40a对齐，以使流体从第一叶轮处沿着第一径向流道径向向外前进，而第二部分42b的径向通道108与第二叶轮40b对齐以使流体从第二径向流道提供至第二叶轮处。由于坯件44划分出第一部分42a和第二部分42b，另一坯件44确保了没有过程流体会绕过第二叶轮40b。

相应地，过程流体以与流体流过第一叶轮40a与第二叶轮40b之间的基本上相同的方式在叶轮40b-d之间被引导。在“直流式”压缩机中，该过程将继续进行直至横穿了所需数量的叶轮(或其它类型的压缩级)。尽管未图示，然而应理解，可去掉一叠板22的一个或多个部分，过程流体则经由更多传统扩散器通道、返回弯部和返回通道从一个叶轮40a-d流至另一个叶轮。然而，图2中所示实施例却是“背对背”压缩机，提供了两个相对的压缩部分。相应地，在过程流体到达叶轮40d且横穿了扩散器部分42e(图3和图6)之后，过程流体被传送至位于第二压缩部分中的叶轮40e-h，如箭头450示意性所示(图2)。在第二压缩部分中，过程流体在到达出口41之前可经由一叠板22的部分42f-j横穿叶轮40e-h，其方式与对叶轮40a-f和部分42a-e所描述和图示的方式相似。

图7示出了用于马达14的一叠板43的操作。所述一叠板43可以以与一叠板22的构建方式几乎相同的方式构建，其具有交替或以其它方式交错的过程流体板100和冷却流体板200，例如，上面参照图4A-图5B图示和描述的交替或交错方式。然而，作为过程流体的替代，一叠板43的过程流体板100可引导马达冷却流体，如箭头501-506示意性地图示。尽管未显示，但马达冷却流体也可流过马达14中的一个或多个腔，从而吸收来自绕组45和/或诸如轴承的其它组件的热量。马达冷却流体接着流过一叠板43并将热量传递至冷却流体。冷却流体例如沿着大体上箭头507的方向在歧管30和32之间循环通过一叠板43。相应地，来自马达冷却流体的热量经由一叠板43被传递至冷却流体中，冷却流体被循环至***10的外面从而从马达14移除热量。

图8示出了用于制造用于涡轮机的热交换器的方法600的流程图。方法600可制成与上面描述的一叠板22或43相似的热交换器，相应地可参照上述一叠板最佳地理解该方法。方法600可包括：遮蔽多个第一板中的一些部分和多个第二板中的一些部分，如在步骤602。这种遮蔽可以通过例如使用光致抗蚀剂照相、印刷、或丝网印刷来完成。方法600还可包括形成穿过多个第一板和多个第二板中的每个板的过程流体通路和冷却流体口，如在步骤604。这可通过任何合适形式的切割或通过诸如铣、钻或者化学或电化学蚀刻或者化学或电化学“铣”等其它成型方式来完成。

方法600可进一步包括：使用电化学铣和化学铣至少其中之一在多个第一板和多个第二板的未被遮蔽部分中形成通道，如在步骤606。多个第一板的通道可形成为使得其在每个多个第一板的孔与每个多个第一板的过程流体通路之间延伸。各个多个第二板的通道可形成为使得其从其冷却流体口延伸到例如与第一冷却流体口周向间隔开的第二冷却流体口。相应地，各个多个第二板中的通道可包括：从第一冷却流体口和第二冷却流体口其中之一延伸出的两组径向通道、以及连接至第一组和第二组径向通道的周向延伸通道。进一步地，在至少一个实施例中，在步骤606形成通道可包括形成位于通道中的机翼形翅片。该翅片可由来自板的材料构建成，板在化学和/或电化学加工期间通过如上面描述地被遮蔽而受到保护。

方法600可进一步包括：使多个第一板与多个第二板交错，如在步骤608。应理解，如上面描述的，“交错”不需要板为交替的顺序，而是限定为指：第一板和第二板大体上彼此以某顺序定位。方法600还可包括：使各个多个第一板和多个第二板的孔、冷却流体口和过程流体通路对齐，如在步骤610。该对齐不需要精确地对齐，例如，冷却流体口可稍微地彼此偏离使得它们限定了由各冷却流体口共同地限定的流道轮廓。对于孔和/或过程流体通路也是如此。

方法600还可包括：将多个第一板与多个第二板固定在一起，如在步骤612。该固定可盖住限定在每个多个板中的通道并可形成单体结构，该单体结构被配置成提供用于涡轮机、马达或叶轮和马达两者的加压壳体的至少一部分。该固定可通过粘合(比如，使用任何适合的粘合剂或使用任何适合的扩散粘合技术)或通过焊接、钎焊、锻造等方式来完成。

上文列出了多个实施例的特征，使得本领域的技术人员可更好地理解本公开。本领域的技术人员应理解，为了执行与本文介绍的实施例相同的目的和/或实现相同的优点，其可将本公开作为设计或修改其它工艺或结构的基础。本领域的技术人员还应认识到，这种等同构造不背离本公开的精神和范围，且在不背离本公开的精神和范围的条件下，可对本文作出多种改变、代替和修改。

Claims (11)

1.一种用于容纳可旋转组件的装置，所述装置包括：

第一壳体；

第二壳体，所述第二壳体与所述第一壳体间隔开并在第一壳体和第二壳体之间限定了间隙；

冷却流体歧管，所述冷却流体歧管联接至冷却流体源；以及

一叠板，所述一叠板联接至所述第一壳体和所述第二壳体，所述一叠板在所述第一壳体和所述第二壳体之间延伸以填充所述间隙，从而使所述第一壳体和所述第二壳体以及所述一叠板在它们中限定出了加压封隔区的至少一部分，所述一叠板包括孔，所述可旋转组件被容纳在所述孔中，所述一叠板还限定出过程流体流道，所述过程流体流道被配置成将过程流体引导到所述可旋转组件和/或将过程流体从所述可旋转组件导出，所述一叠板与所述冷却流体歧管流体连通并被配置成使热量从所述过程流体传递至所述冷却流体。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述一叠板包括：

过程流体板，其限定出过程流体板的径向通道，所述过程流体板的径向通道被配置成提供所述过程流体流道中的一个流道的至少一部分；以及

冷却流体板，其限定出冷却流体板的径向通道，所述冷却流体板的径向通道与所述冷却流体歧管流体连通。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述过程流体板和所述冷却流体板均为印刷电路热交换器，且厚度均小于约5mm。

4.如权利要求2所述的装置，其中，

所述过程流体板包括延伸通过所述过程流体板的冷却流体口，所述冷却流体口与所述冷却流体歧管流体连通，但被阻止与所述过程流体板的径向通道流体连通；以及

所述冷却流体板包括延伸通过所述冷却流体板的冷却流体口，冷却流体板的所述冷却流体口与所述冷却流体板的径向通道以及与所述过程流体板的冷却流体口流体连通。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述冷却流体板还包括：

第二冷却流体口，其与所述冷却流体歧管流体连通；

周向延伸通道，其与所述冷却流体板的径向通道流体连通；以及

第二径向通道，其与所述周向延伸通道以及与所述第二冷却流体口流体连通。

6.如权利要求2所述的装置，其中，

所述过程流体板包括过程流体通路，所述过程流体通路轴向延伸通过所述过程流体板且位于靠近所述过程流体板的外径处，所述过程流体板的径向通道在所述过程流体板的过程流体通路与所述孔之间延伸且与所述过程流体板的过程流体通路以及所述孔流体连通；以及

所述冷却流体板包括过程流体通路，冷却流体板的所述过程流体通路轴向延伸通过所述冷却流体板且位于靠近所述冷却流体板的外径处，所述冷却流体板的过程流体通路与所述过程流体板的过程流体通路流体连通，但被阻止与所述冷却流体板的径向通道流体连通。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述一叠板被分为多个部分，每一个所述部分包括多个所述过程流体板、联接至多个所述过程流体板并且在多个所述过程流体板之间交错的多个所述冷却流体板、以及联接至所述多个过程流体板中的至少一个或联接至所述多个冷却流体板中的至少一个的坯件。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述过程流体流道包括：

第一径向流道，其限定在所述一叠板的多个部分中的至少一个部分中，并且在所述一叠板的孔与所述多个过程流体板中至少一个过程流体板的过程流体通路之间延伸，所述第一径向流道被配置成从位于所述孔中的所述可旋转组件接收过程流体并且径向向外引导所述过程流体；

轴向流道，其由所述至少一个部分中的所述多个过程流体板的过程流体通路以及其中一个部分中的所述多个冷却流体板的过程流体通路限定，所述轴向流道被配置成接收来自所述第一径向流道的过程流体并将所述过程流体导向所述其中一个部分的坯件；以及

第二径向流道，其限定在所述至少一个部分中并且在多个板中的至少一个板的过程流体通路与所述一叠板的孔之间延伸，所述第二径向流道被配置成将来自所述轴向流道的过程流体引导到位于所述孔中的所述可旋转组件。

9.如权利要求8所述的装置，其中，

所述可旋转组件包括第一叶轮和第二叶轮；

所述其中一个部分的第一径向流道接收来自所述第一叶轮的过程流体，以及

所述第二径向流道将所述过程流体引到所述第二叶轮。

10.如权利要求2所述的装置，其中，所述过程流体板包括设置在所述径向通道中的机翼形翅片。

11.如权利要求2所述的装置，其中，所述冷却流体歧管包括第一冷却流体歧管和第二冷却流体歧管，所述第一冷却流体歧管围绕所述第一壳体定位，所述第二冷却流体歧管围绕所述第二壳体定位，所述第一冷却流体歧管和第二冷却流体歧管通过限定在所述一叠板中的冷却流体口彼此流体连通，所述第一冷却流体歧管和第二冷却流体歧管被配置成提供穿过第一冷却流体歧管和第二冷却流体歧管的平行的反向冷却流体流。