FR2852462A1 - Turbomachine incorporant une machine electrique, et comportant des paliers isoles thermiquement - Google Patents

Turbomachine incorporant une machine electrique, et comportant des paliers isoles thermiquement Download PDF

Info

Publication number
FR2852462A1
FR2852462A1 FR0402530A FR0402530A FR2852462A1 FR 2852462 A1 FR2852462 A1 FR 2852462A1 FR 0402530 A FR0402530 A FR 0402530A FR 0402530 A FR0402530 A FR 0402530A FR 2852462 A1 FR2852462 A1 FR 2852462A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
shaft
wheel
electric
rotor
bearings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0402530A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2852462B1 (fr
Inventor
Werner Bosen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atlas Copco Energas GmbH
Original Assignee
Atlas Copco Energas GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Copco Energas GmbH filed Critical Atlas Copco Energas GmbH
Publication of FR2852462A1 publication Critical patent/FR2852462A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2852462B1 publication Critical patent/FR2852462B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/059—Roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5853—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps heat insulation or conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1735—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/08—Insulating casings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Turbomachine comprenant un rotor de turbine (3) formé d'un arbre (1) et d'une roue (2) et une machine électrique (4) avec un rotor électrique (5), la roue (2) étant installée de façon flottante à une extrémité de l'arbre (1) et le rotor électrique (5) est relié à l'arbre (1) du rotor de turbine (3).Le rotor électrique (5) est monté également de manière flottante à l'autre extrémité de l'arbre (1), et l'arbre (1) est monté dans des paliers d'arbre (6) logés dans un carter de palier (7) séparant thermiquement les paliers d'arbre (6) par rapport à la machine électrique (4).

Description

Domaine de l'invention
La présente invention concerne une turbomachine comprenant un rotor de turbine formé d'un arbre et d'une roue et une machine électrique avec un rotor électrique, la roue étant installée de façon flot5 tante à une extrémité de l'arbre et le rotor électrique est relié à l'arbre du rotor de turbine.
Etat de la technique Les turbomachines connues en pratique et ayant les caractéristiques évoquées ci-dessus comportent un arbre monté dans les pa0o liers de part et d'autre du rotor électrique. Une telle conception du rotor de turbine pose des conditions très strictes à la précision de fabrication requise des perçages recevant les paliers. Cela est important en particulier lorsqu'on utilise des paliers à roulement de grande précision tournant rapidement et qui exigent une précision d'alignement à tolérance extrême15 ment serrée pour les paliers. Cette précision d'alignement est elle-même fréquemment neutralisée en fonctionnement par les déformations opposées en température malgré une fabrication la plus précise de tous les composants. Les déformations liées à la température résultent du dégagement de chaleur en partie important dans les machines électriques 20 tournant rapidement, ainsi que de l'utilisation fréquente de turbomachine à la fois en températures élevées par exemple d'un turbocompresseur et aux températures basses notamment aux températures cryogéniques, par exemple comme turbine d'air liquide. L'inconvénient est en outre que l'accès au rotor électrique nécessite des travaux de démontage importants. 25 But de l'invention La présente invention a pour but de développer une turbomachine du type défini ci-dessus pour assurer pendant le fonctionnement sollicité thermiquement, une très grande précision d'alignement des paliers d'arbre. L'invention doit également permettre un accès très facile au 30 rotor électrique.
Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une turbomachine du type défini ci-dessus caractérisée en ce que le rotor électrique est monté également de manière flottante à l'autre extrémité de l'arbre, et l'arbre est 35 monté dans des paliers d'arbre logés dans un carter de palier séparant thermiquement les paliers d'arbre par rapport à la machine électrique.
Les paliers d'arbre et le carter de palier forment une unité fermée en soi. Les perçages de réception des paliers du boîtier se réalisent ainsi avec une seule mise en place. Cela permet une précision de fabrication très élevée avec en même temps des moyens réduits. Le rotor de la turbine se caractérise par une très grande précision de fonctionnement et un faible frottement de palier. La séparation thermique selon l'invention 5 entre les paliers d'arbre et le moteur électrique réduit les contraintes d'origine thermique et les variations de géométrie dans les paliers. Le carter de palier selon l'invention constitue ainsi une protection efficace contre le dégagement de chaleur souvent considérable dans l'entrefer entre le rotor et le stator de la machine électrique. Le montage selon l'invention 10 peut également s'utiliser avantageusement à des températures très basses en particulier aux températures cryogéniques que l'on rencontre par exemple pour les turbomachines fonctionnant dans une installation de liquéfaction de gaz. Globalement l'encapsulage des paliers de roulement dans un carter de palier commun augmente d'autant plus la précision de 15 fonctionnement du rotor de turbine et diminue le frottement des paliers.
En outre le rotor électrique est facilement accessible à partir de la face frontale du rotor sans avoir à démonter les parties du palier d'arbre. Cela permet par exemple un démontage et un montage facile du rotor.
La roue peut être la roue de compression d'un étage de 20 compresseur et le rotor électrique la sortie d'un moteur électrique. En variante il est également possible que la roue soit la roue d'une turbine dans un étage d'expansion et le rotor électrique soit la pièce motrice d'un générateur.
De manière préférentielle, le carter de palier avec ses passa25 ges d'arbre munis d'une isolation thermique pour l'arbre du rotor de turbine, permet d'augmenter encore plus la protection thermique des paliers d'arbre. En plus les segments d'arbre entre le carter de palier et la roue ou le rotor peuvent être munis en outre de bagues isolantes pour accentuer encore plus l'effet de protection. De manière préférentielle les paliers 30 d'arbre sont réalisés comme des paliers de roulement de grande précision ou de paliers à gaz à tolérances étroites. Cela permet un montage en palier, précis et en même temps économique.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 35 détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans l'unique figure annexée.
L'unique figure montre schématiquement une coupe partielle d'une turbomachine selon l'invention.
Description du mode de réalisation
La turbomachine représentée à la figure comporte un rotor 3 formé d'un arbre 1 et d'une roue à ailette 2 ainsi que d'un moteur électrique 4 qui n'est représenté que partiellement avec un rotor électrique 5. 5 La roue 2 est montée flottante à une extrémité de l'arbre 1. Le rotor électrique 5 est relié à l'arbre 1 du rotor 3 de la turbomachine en étant également monté flottant à cette autre extrémité de l'arbre 1. L'arbre 1 est monté dans des paliers 6 d'un carter de palier 7 séparant thermiquement les paliers d'arbre 6 du moteur électrique 4 et comportant de préférence 10 une isolation 8. Les paliers d'arbre 6 forment avec le carter de palier 7 une unité fermée en soi. Les surfaces de réception du carter de palier 7 peuvent ainsi être fixées par un seul montage. Cela permet une très grande précision de fixation avec en même temps une mise en oeuvre de moyens réduits. On peut ainsi assurer une très grande précision d'alignement des 15 paliers d'arbre 6 les uns par rapport aux autres. Le rotor de turbine 3 se caractérise pour cela par une précision de fonctionnement élevée et un faible frottement de palier. La séparation thermique selon l'invention des paliers d'arbre 6 par rapport au moteur électrique 4 par le carter de palier 7 commun réduit considérablement les contraintes thermiques et les va20 riations de géométrie des paliers d'arbre 6. La séparation thermique représente une protection efficace contre le développement considérable de chaleur dans l'entrefer entre le rotor 5 et le stator 9 de la machine électrique 4. La séparation thermique assure en outre une protection efficace contre les basses températures en particulier les températures du type 25 cryogénique. Globalement la séparation thermique augmente encore plus la précision de fonctionnement du rotor de turbine 3 et diminue encore plus le frottement des paliers. Le montage flottant du rotor électrique 5 permet en outre une facilité d'accès à partir de la face frontale du rotor de turbine 3 sans avoir à démonter des parties du palier ce qui permet 30 d'exécuter facilement les travaux de montage et d'entretien.
Dans l'exemple de réalisation, la roue 2 est une roue d'une turbine à air liquéfié et le rotor électrique 5 est la pièce d'entraînement d'un générateur. On peut également envisager de réaliser le rotor 2 sous la forme d'un rotor de compresseur pour un étage de compression et le rotor 35 électrique 5 comme sortie d'un moteur électrique.
Le carter de palier 7 comporte des passages d'arbre 10 munis d'une isolation thermique pour l'arbre 1 du rotor de turbine 3. Dans l'exemple de réalisation, il est prévu une isolation 8 entourant le carter de palier 7 et s'étendant radialement jusqu'au niveau des passages d'arbre 10. En plus les segments d'arbre peuvent être munis de bagues isolantes entre le carter de palier 7 et la roue 2 ou le rotor 5.
Les paliers d'arbre 6 sont constitués par des paliers de s roulement de très grande précision. Cela permet d'assurer un montage précis et en même temps économique.

Claims (5)

REVENDICATIONS
10) Turbomachine comprenant - un rotor de turbine (3) formé d'un arbre (1) et d'une roue (2) et - une machine électrique (4) avec un rotor électrique (5), la roue (2) étant installée de façon flottante à une extrémité de l'arbre (1) et le rotor électrique (5) est relié à l'arbre (1) du rotor de turbine (3), caractérisée en ce que le rotor électrique (5) est monté également de manière flottante à l'autre extrémité de l'arbre (1), et io l'arbre (1) est monté dans des paliers d'arbre (6) logés dans un carter de palier (7) séparant thermiquement les paliers d'arbre (6) par rapport à la machine électrique (4).
20) Turbomachine selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que la roue (2) est une roue de compresseur d'un étage de compression et le rotor électrique (5) est la pièce de sortie d'un moteur électrique.
30) Turbomachine selon la revendication 1, 20 caractérisée en ce que la roue (2) est la roue de turbine d'un étage d'expansion et le rotor électrique (5) est la pièce de sortie d'un générateur.
40) Turbomachine selon la revendication 1, 25 caractérisée en ce que le carter de palier (7) est muni de passages d'arbre (10) équipés d'une isolation thermique pour l'arbre (1) du rotor de turbine (3).
50) Turbomachine selon la revendication 1, 30 caractérisée en ce que les paliers d'arbre (6) sont des paliers à roulement de grande précision ou des paliers à gaz à tolérances étroites.
FR0402530A 2003-03-12 2004-03-11 Turbomachine incorporant une machine electrique, et comportant des paliers isoles thermiquement Expired - Lifetime FR2852462B1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10310677A DE10310677A1 (de) 2003-03-12 2003-03-12 Turbomaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2852462A1 true FR2852462A1 (fr) 2004-09-17
FR2852462B1 FR2852462B1 (fr) 2007-08-17

Family

ID=32892055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0402530A Expired - Lifetime FR2852462B1 (fr) 2003-03-12 2004-03-11 Turbomachine incorporant une machine electrique, et comportant des paliers isoles thermiquement

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7077626B2 (fr)
JP (1) JP2004278538A (fr)
CZ (1) CZ303563B6 (fr)
DE (1) DE10310677A1 (fr)
FR (1) FR2852462B1 (fr)
IT (1) ITTO20040148A1 (fr)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005039033B3 (de) 2005-08-18 2006-11-02 Atlas Copco Energas Gmbh Turbomaschine für Tieftemperaturanwendungen
GB2467965B (en) * 2009-02-24 2015-04-22 Dyson Technology Ltd Rotor assembly
GB2467966B (en) * 2009-02-24 2013-04-03 Dyson Technology Ltd Rotor assembly
US8004102B2 (en) * 2009-04-03 2011-08-23 Praxair Technology, Inc. Refrigeration generation method and system
GB2493974B (en) 2011-08-26 2014-01-15 Dyson Technology Ltd Bearing assembly
DE102016212552A1 (de) * 2016-07-11 2018-01-11 Continental Automotive Gmbh Elektro-Verdichter mit schwingungsgedämpfter, kompakter Lagerung
CN111102233A (zh) * 2020-01-07 2020-05-05 北京中科科仪股份有限公司 一种轴承安装结构及导热脂加注方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2039114A1 (de) * 1970-08-06 1972-02-10 Licentia Gmbh Heizungswasser-Umwaelzpumpe
US3862443A (en) * 1973-11-15 1975-01-21 Reliance Electric Co Cooling means for bearing structure in dynamoelectric machine
US4580471A (en) * 1982-05-17 1986-04-08 Fanuc Limited Motor-incorporated spindle head unit
US4728838A (en) * 1986-11-06 1988-03-01 Mandel Sheldon W Assembly for mounting a motor to an insulated wall
CH676737A5 (en) * 1988-08-19 1991-02-28 Asea Brown Boveri IC engine exhaust turbocharger - has gas turbine rotor hub with rotary burst collar on side facing hub bearing
EP0546508A1 (fr) * 1991-12-13 1993-06-16 Papst Licensing GmbH Ventilateur radial
US5403150A (en) * 1988-04-28 1995-04-04 Teledyne Industries, Inc. Bearing insulating system for aircraft turbocharger

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2823261C2 (de) * 1978-05-27 1985-05-23 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Elektrische Maschine
FR2504992B1 (fr) * 1981-04-30 1986-11-14 Valbrev Combinaison d'une turbo-machine de compression ou de detente et d'un moteur electrique
DE3126293C2 (de) * 1981-07-03 1983-12-15 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Pumpvorrichtung für sehr kalte Flüssigkeiten
JPH0744792Y2 (ja) * 1989-06-06 1995-10-11 日本サーボ株式会社 モータフアン
JP3711604B2 (ja) * 1995-12-26 2005-11-02 石川島播磨重工業株式会社 ターボチャージャのハウジング構造
JP2842568B2 (ja) * 1996-07-30 1999-01-06 株式会社フジクラ ヒートパイプ式路面冷却・発電装置
CN2301009Y (zh) * 1997-06-16 1998-12-16 李修太 立式轨道增速水轮发电机
JP2000231982A (ja) * 1998-12-07 2000-08-22 Usui Internatl Ind Co Ltd 流体の加熱圧送装置
EP1273764B1 (fr) * 2001-07-06 2003-08-20 Atlas Copco Energas Gmbh Turbomachine
EP1273857B1 (fr) * 2001-07-06 2005-08-31 Atlas Copco Energas Gmbh Turbine de détente pour des utilisations cryogéniques

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2039114A1 (de) * 1970-08-06 1972-02-10 Licentia Gmbh Heizungswasser-Umwaelzpumpe
US3862443A (en) * 1973-11-15 1975-01-21 Reliance Electric Co Cooling means for bearing structure in dynamoelectric machine
US4580471A (en) * 1982-05-17 1986-04-08 Fanuc Limited Motor-incorporated spindle head unit
US4728838A (en) * 1986-11-06 1988-03-01 Mandel Sheldon W Assembly for mounting a motor to an insulated wall
US5403150A (en) * 1988-04-28 1995-04-04 Teledyne Industries, Inc. Bearing insulating system for aircraft turbocharger
CH676737A5 (en) * 1988-08-19 1991-02-28 Asea Brown Boveri IC engine exhaust turbocharger - has gas turbine rotor hub with rotary burst collar on side facing hub bearing
EP0546508A1 (fr) * 1991-12-13 1993-06-16 Papst Licensing GmbH Ventilateur radial

Also Published As

Publication number Publication date
CZ303563B6 (cs) 2012-12-12
US20040240995A1 (en) 2004-12-02
JP2004278538A (ja) 2004-10-07
CZ2004330A3 (cs) 2005-10-12
FR2852462B1 (fr) 2007-08-17
DE10310677A1 (de) 2004-10-07
ITTO20040148A1 (it) 2004-06-09
US7077626B2 (en) 2006-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2053200B1 (fr) Contrôle du jeu en sommet d'aubes dans une turbine haute-pression de turbomachine
EP1857657B1 (fr) Boitier d'accessoires dans un moteur d'avion tel qu'un turboréacteur
EP1965027B1 (fr) Turbine haute-pression d'une turbomachine
EP2419616A1 (fr) Moteur a turbine a gaz a double corps pourvu d ' un palier inter-arbres
FR2937371A1 (fr) Ventilation d'une turbine haute-pression dans une turbomachine
JP2006097585A (ja) エアセパレータの取付構造及びそれを備えたガスタービン
CN1683766A (zh) 燃气涡轮构件之间的柔性密封组合件及其安装方法
EP3759319B1 (fr) Ensemble pour une turbomachine
FR2560640A1 (fr) Procede et moyens pour eviter la naissance du feu de titane
WO2016146920A1 (fr) Ensemble à plaquettes d'étanchéité pour turbine à gaz
EP2469100A1 (fr) Groupe motocompresseur à accouplement torsible placé dans un arbre creux du compresseur
FR2852462A1 (fr) Turbomachine incorporant une machine electrique, et comportant des paliers isoles thermiquement
JPH1181910A (ja) ガスタービンディスク内の締結ボルト孔とボルト間のシール装置
FR2925123A1 (fr) Etancheite de fixation de support de palier dans une turbomachine
FR2889862A1 (fr) Turbomachine pour des applications a basse temperature
FR2992018A1 (fr) Montage d'un distributeur de turbine haute-pression sur une chambre a combustion d'une turbomachine
FR3085188A1 (fr) Un turbocompresseur pourvu d'un agencement de refroidissement de palier axial
EP2539547B1 (fr) Turbomachine a arbre vertical
WO2015075405A1 (fr) Turbomachine comprenant un fourreau d'arbre et tube de fourreau associe
FR2983909A1 (fr) Enceinte lubrifiee logeant un palier inter-turbine et fermee par un joint a labyrinthe a faible usure
FR3047544A1 (fr) Chambre de combustion de turbomachine
US10851660B2 (en) Turbine wheels, turbine engines including the same, and methods of forming turbine wheels with improved seal plate sealing
FR3129982A1 (fr) Bras de servitude pour un carter d’échappement d’une turbomachine
FR3085189A1 (fr) Un turbocompresseur comportant un agencement de refroidissement de moteur
EP1221555A1 (fr) Stator de compresseur axial de turbine a gaz

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 13

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14