CN105593530A - 具有集成到至少一个驱动或从动轴驱动件的扭转联接件的涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

该涡轮发动机包括驱动轴(3)和由该驱动轴促动的从动轴(8)，从动轴借助于扭转联接件而从动联接到该驱动轴。扭转联接件至少集成到从动和驱动轴中的一者中，其包括区(11、17)，该区(11、17)是以构成所述扭转联接件的方式能够旋转地挠曲的。

Description

具有集成到至少一个驱动或从动轴驱动件的扭转联接件的涡轮发动机

技术领域

本发明涉及涡轮发动机，例如，集成马达驱动压缩机。然而，发动机当然不会仅由于其涉及另一类型的涡轮发动机(即，涡轮交流发电机)而脱离本发明的框架。

背景技术

集成马达驱动压缩机组包括防漏壳体，其容纳发动机(例如，电动马达)和压缩机组(例如，多级单元)，压缩机组包括具有用于压缩的叶片的一个或若干个轮，轮由从动从动轴承载且由驱动驱动轴促动，驱动驱动轴由马达的转子构成或由其促动。

用于驱动轴和从动轴的一种联接解决方案在于借助于刚性联接件来联接从动轴和驱动轴，其中，提供轴承以用于支承马达驱动压缩机组的轴系的端部以及其中部部分。

该解决方案在一定数目的情况下提出了制造问题和与转子的动力相关的问题。

因此，提出了借助于可挠联接件来联接驱动轴和从动轴，以便避免与对准相关的问题。在此方面，可参看描述此种布局的文献WO2004/083644。

大体上为具有膜片的类型的当前使用的可挠联接件与具有凸缘的刚性联接件相比增大了马达驱动压缩机组的轴向大小，通常为大约35到40cm。此外，它们带来了脆性区，因为它们例如仅可经受限于轴向方向上的拉伸或压缩力。

然而，在由文献WO2004/083644描述的布局的作用期间，供给压缩机的气体在压缩级之后被完全或部分地抽取，且用于冷却马达。马达中的冷却气体的流动沿压缩机的方向发生。

马达驱动压缩机具有在压缩机转子上的单个支座(abutment)，其在联接件的相反侧上。因此，轴向推力在马达中生成，且在由轴向支座取得之前由联接件吸收。

因此，为了减轻这些不便，已提出了使用置于压缩机的中空轴中的扭转联接件。此种布局在文献FR2969722中描述。尽管其有效地减轻与在驱动轴与从动轴之间使用可挠联接件相关的不便，但此种布局使轴组件的结构复杂化。

发明内容

鉴于以上论述，本发明的目的是缓解与根据现有技术水平的布局相关的不便，且具体而言，允许在压缩水平的作用期间生成的轴向作用力受到支承，且这是简单布局。

因此，本发明的对象是一种涡轮发动机，其包括驱动轴和由驱动轴促动的从动轴，从动轴借助于扭转联接件而从动联接到该驱动轴。

此外，扭转联接件至少集成到从动和驱动轴中的一者中，其包括扭转中的可挠区，以便形成所述扭转联接件。

例如，这可为马达驱动压缩机组，其包括驱动压缩机的马达，压缩机包括设置在从动轴上的具有用于压缩的叶片的一组轮。

该组设置在共同的壳体中，该壳体对由马达驱动压缩机组生成的气体而言是不可透过的。

由于扭转联接件集成在驱动和/或从动轴中，故解决了组装中的问题(即，在设计和制造方面)，这些问题存在于组装到驱动或从动轴的扭转联接件的情况中，诸如在上文引用的文献FR2969722中所述的。

扭转联接件集成在其中的轴还优选地包括外周区，该外周区构成用于支持由转子执行的功能的装置。

至少存在于驱动和从动轴中的一者中的该扭转区例如由圆柱形部分形成，该圆柱形部分具有比扭转联接件集成在其中的轴的其余部分小的直径。

其有利地具有以给予联接件以扭转能力的方式与直径相关地选择的长度。由于存在直径的该减小，故轴组件包括具有减小的大小的内轴，通过该内轴，驱动和从动轴联接，从而允许轴组件通过扭转而局部地变形。

在其他实施例中，扭转圆柱形部分可设置在从动轴中或者驱动轴中，或者在两个轴(驱动和从动二者)中。

扭转圆柱形部分可从联接件集成到其中的轴开始完全地突出，或者可部分地或完全地位于处于中空轴形式的中空部分的内部中，从而使中空轴能够支持由转子执行的一个或若干个功能。当扭转圆柱形部分位于中空轴的内侧时，其因此围绕扭转部分处于悬臂形式。该解决方案最终可借助于喉道r或通过减小组件的直径来实现。

扭转部分的部分或完全在中空部分内侧的实现允许限制轴组件的长度且因此限制涡轮发动机的大小、重量和成本。

这还可对转子动力具有有益效果。

应注意的是，圆柱形部分可通过使用各种技术来获得。

一个实施例包括轴向圆柱形喉道，其在所述轴中界定另一内轴和一个外轴，该另一内轴从动联接到另一驱动或从动轴。例如，该轴向圆柱形喉道借助于电侵蚀而形成。

备选地，该扭转联接件通过在制造阶段在从动和/或驱动轴中提供直径的减小(例如，借助于锻造或通过加工)来获得。

在此情况下，从动和驱动轴中的至少一者在其扭转联接区中包括一个轴向圆柱形喉道，该轴向圆柱形喉道由内轴和围绕该内轴组装的一个外轴界定。

在一个实施例模式中，外轴延伸直到驱动和从动轴的连接区。

根据另一实施例，轴的自由端(扭转联接件在比其中间部分的直径大的直径下集成到该自由端)形成所述内轴与另一驱动或从动轴的联接区。

备选地，还可能确保轴的自由端(扭转联接件集成到该自由端)具有比与该轴联接的另一驱动或从动轴对应的联接区的直径小的直径，从而形成确保所述驱动或从动轴的联接的凸缘。

附图说明

本发明的其他目的、特征和优点将通过阅读以下描述而变得清楚，以下描述仅是作为没有限制的实例而提供的且参照附图，在附图中：

-图1为例示根据本发明的马达驱动压缩机组的总体结构的概略图；

-图2例示根据图1的马达驱动压缩机组的第一实施例；

-图3例示根据本发明的马达驱动压缩机组的另一实施例；

-图4例示根据本发明的压缩机组的实现的另一实例；且

-图5例示扭转区的另一个实现模式。

具体实施方式

首先参看图1，由总体标号G表示的根据本发明的马达驱动压缩机基本上包括马达1以及压缩机组4，马达1例如由变频器供能的具有高转速(例如在6000和16000转/分钟之间)的电动马达，且马达1包括定子2和转子3,转子3形成马达驱动压缩机组的驱动轴，压缩机组4包括设置在从动轴8上的具有叶片5、6和7(在此数目为三个)的一组轮。如可见，从动轴8由径向轴承9支承。

该布置设置在底座(未示出)上，且位于共同的壳10中，壳10对由马达驱动压缩机组生成的气体而言是不可透过的。壳10包括将生成的气体通过吸力经由其吸入压缩机中的输入“INPUT”，以及当压缩气体从压缩机组4离开时经由其输送的输出“OUTPUT”。

在所示的实施例中，压缩机组4包括设置在从动轴8上的具有叶片的三个轮。显然，压缩机组4可包括具有叶片的任何数目的此种轮，或者包括具有叶片的轮的不同布局。

在图1和2中例示的实施例中，从动轴8在其端部区的水平处配备有凸肩E，利用该凸肩E，该轴在一端上相对于马达1的驱动轴3栓接。

在任何情况下，从动轴与驱动轴之间的联接都由扭转联接件构成。

该扭转联接件通过在从动和驱动轴中的至少一者中实现扭转区来获得，即，在旋转中是可挠的。

在图1至4中所示的实施例中，该扭转联接件通过以下而获得：在从动轴8中加工轴向圆柱形喉道11，以便在从动轴8中形成内轴12，从动轴8通过该内轴12而联接到驱动轴3，且形成外轴13，从动轴8通过该外轴13而由径向轴承9引导。喉道的长度将与供其设置于其中的轴的直径相关地选择，具有以以便给予联接件以扭转特性的方式选择的长度。

以此方式，通过将圆柱形喉道设置在从动轴8中，轴8的传递促动作用力的有用直径局部地减小，且可减小其对扭转和径向变形的抵抗力，同时保持重要的径向刚性。从动轴，且具体而言内轴12保持特别能够耐受在具有压缩叶片5、6和7的轮的操作期间形成的轴向力。

扭转部分的存在由于轴组件的有用区段的局部减小而使从动轴8能够被赋予如下特性：其可通过弯曲和通过弹性扭转而变形，以便一方面，角度对准中的缺陷，且另一方面，在从动轴与驱动轴之间的其他侧向缺陷方面可在马达驱动压缩机的安装期间或者在其操作时得到补偿。

该可挠性还允许过滤驱动轴与从动轴之间的挠曲振动。

此外，扭转区允许在由马达传递的转矩或由压缩机产生的抵抗转矩的快速变化期间实现作用力的渐变。

此外，由于轴组件仅由两个轴部分，即驱动轴和从动轴构成，故设置大为简化。

应注意的是，在图1和2中例示的实施例中，扭转部分设置在从动轴8中。此外，从动轴8包括外轴13，该外轴13的端部相对于内轴12的自由端在后方，该轴12利用该自由端固定到驱动轴3。换言之，在该实施例中，内轴12具有比由凸肩E形成的端部的直径小的直径。

此外，如图1和2中可见，扭转联接件通过以下而获得：在制造阶段，例如借助于锻造和通过从动轴8的加工而获得直径的局部减小，以便形成从动轴的具有减小直径的端部区12，然后实现圆柱形喉道，以便形成外轴13。

在图1和2中所示的实施例中，通过在驱动轴中布置喉道而获得的扭转联接件当然可通过在驱动轴中或在两个轴(驱动和从动)中布置喉道来形成。

在图3中可见的另一实施例中，外轴13在内轴12的较大部分上延伸，内轴12在此不具有端部凸肩。因此，内轴12在驱动轴3端部上的设置采用凸缘14，该凸缘14通过栓接到驱动轴3的自由端上来固定且在旋转中连接到内轴12。轴向喉道可例如设在凸缘14的内周表面中，预定与设置在内轴12自由端处的对应肋条接合。

在此方面，可使用如图3中可见的具有大体上圆锥形形式或被赋予端部凸肩的凸缘。

只要该实施例允许减小轴的端部之间的距离，即，外轴13的自由端与关于驱动轴3的自由端之间的距离，该距离通过凸缘14的长度来固定，则该实施例是有利的。

根据图4中所示的第三实施例，驱动轴3和从动轴4二者具有轴向圆柱形喉道11和11a。喉道11类似于在图3中的实施例中使用的喉道。

如上文所述的实施例中那样，关于从动轴，轴向圆柱形喉道11形成内轴12和外轴13，外轴13沿内轴12的较大部分延伸，其中该内轴12从外轴13开始沿足以用于设置凸缘15的长度突出地延伸。

关于驱动轴3，轴向圆柱形喉道11a在该轴3中形成内轴16和外轴17，外轴17沿内轴16的较大部分延伸，其中内轴16沿足以用于设置凸缘15的长度突出地延伸超过外轴17的自由端。

因此，在该实施例中，轴组件8的扭转区形成在驱动轴3和从动轴8中。

换言之，关于前述实施例，轴组件包括具有增大的长度的扭转区。

应注意的是，从动轴和驱动轴的设置借助于配合的凸缘来执行的图3和4所示的实施例允许在制造阶段，即，借助于锻造且然后通过加工来形成扭转区。

扭转区的实现具体而言在于内轴在从动轴8内的实现，通过该内轴，从动轴8从动联接到驱动轴3，以及在于外轴13的实现，外轴13然后组装到从动轴8且从动轴8通过外轴13由径向轴承9以在两个内轴与外轴之间形成圆柱形喉道的方式引导。换言之，且如在附图中以虚线所示，外轴围绕轴的具有减小的直径的区组装。

此种组件可通过各种手段而获得。中空部分可组装在转子上，例如接近扭转区，例如通过栓接和/或通过支座的直径，并且/或者借助于带齿鼠牙盘(toothedhirth)和/或通过使用许多其他组装模式。

从动轴包括内轴12和外轴13的图3和4中所示的实施例也是有利的，因为外轴然后可用于实现由转子执行的功能。

具体而言，可实现轴承支承和/或具有叶片的一个或若干个轮的支承(图3)。

显然，本发明不限于上述实施例。在变型中，还有可能布置轴向圆柱形喉道驱动轴且在从动轴中，且确保关于驱动轴和从动轴二者，轴的端部(即，两个外部轴13和17的端部)之间的距离等于扭转长度的一半，或者换言之，关于驱动轴和从动轴两者，确保内部轴的延伸到外部轴外侧的长度等于外部轴的长度，如在参照图2描述的实施例中一样。

因此，在图5中所示的实施例中，可通过在从动轴的制造期间实现区18来形成扭转区，区18具有以使得在联接件上给予扭转特性的方式减小的直径。如前述实施例模式中那样，与驱动轴的联接可通过如图所示地在端部处提供凸肩E或通过使用配合的凸缘来实现。

减小直径区也可与从动轴的其余部分独立地实现，且可如前文参照图2至4指出的那样组装到从动轴。

显然，如前文指出的那样，备选地，减小直径区可形成在驱动轴或两个从动和驱动轴中。应注意的是，在图1至4中所示的实施例中，减小直径区的长度以在轴上给予扭转特性的方式与该区的直径相关地选择。

例如，对于大约50mm的轴直径，扭转区可在600和700mm之间的长度上实现。

且最终，应注意的是，在不同实施例中，在从动轴中和/或在驱动轴中产生的轴向圆柱形喉道可借助于电侵蚀或通过EDM(“放电加工”)来形成，EDM是在于通过使用放电来移除一个工件中的材料的加工程序。

Claims (15)

1.一种涡轮发动机，包括驱动轴(3)和由所述驱动轴促动的从动轴(8)，所述从动轴借助于扭转联接件而联接到该驱动轴，其特征在于，所述扭转联接件集成在所述从动和驱动轴中的至少一者中，该至少一者以构成所述扭转联接件的方式包括区(11；17)，所述区(11；17)在旋转中是可挠的。

2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其中，所述扭转联接件集成到其中的轴还包括外周区，所述外周区构成对由转子执行的功能的支持装置。

3.根据以上权利要求1和2中的任一项所述的涡轮发动机，其中，该可挠区包括圆柱形部分，所述圆柱形部分具有比可挠联接件集成到其中的轴的其余部分小的直径。

4.根据权利要求3所述的涡轮发动机，其中，所述圆柱形部分的长度以以便给予联接件以扭转特性的方式与直径相关地选择。

5.根据权利要求3和4中的任一项所述的涡轮发动机，其中，所述圆柱形部分(11)设置在所述从动轴中或所述驱动轴中。

6.根据权利要求2和4中的任一项所述的涡轮发动机，其中，所述圆柱形部分(11)设置在所述从动轴中和所述驱动轴中。

7.根据权利要求3至6中的任一项所述的涡轮发动机，其中，该扭转圆柱形部分从所述联接件集成到其中的轴开始完全地突出。

8.根据权利要求3至6中的任一项所述的涡轮发动机，其中，该扭转圆柱形部分部分地或完全地位于中空部分(13)的内侧。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的涡轮发动机，其中，所述从动和驱动轴中的至少一者在其扭转联接区中包括轴向圆柱形喉道(11、11a)，所述轴向圆柱形喉道(11、11a)在所述轴中界定内轴(12)和外轴(13)，所述内轴(12)联接到另一驱动或从动轴。

10.根据权利要求9所述的涡轮发动机，其中，所述轴向圆柱形喉道借助于电侵蚀而形成。

11.根据权利要求1至8中的任一项所述的涡轮发动机，其中，所述从动和驱动轴中的至少一者在其扭转联接区中包括轴向圆柱形喉道(11、11a)，所述轴向圆柱形喉道(11、11a)由内轴和围绕所述内轴组装的外轴界定。

12.根据权利要求9、10和11中的任一项所述的从属于权利要求2的涡轮发动机，其中，所述外轴构成用于由转子执行的功能的所述支持装置。

13.根据权利要求9、10和11中的任一项所述的涡轮发动机，其中，所述外轴(13)延伸远至所述驱动和从动轴的连接区。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的涡轮发动机，其中，所述扭转联接件集成到其中的轴(12)的自由端具有比其中间部分的直径大的直径，且形成所述内轴与另一驱动或从动轴的联接区。

15.根据权利要求1至13中的任一项所述的涡轮发动机，其中，所述扭转联接件集成到其中的轴的自由端具有比所述轴联接的与另一驱动或从动轴对应的联接区的直径小的直径，且在所述联接区中，凸缘(14)确保所述轴的联接。