具有用于控制间隙的系统的轴向离心压缩机的制作方法

专利名称：具有用于控制间隙的系统的轴向离心压缩机的制作方法技术领域：本发明涉及一种具有用于控制间隙的系统的轴向离心压缩机。 背景技术：轴向离心压缩机包括第一传统部分，其中转子和定子是圆柱形的并围绕压缩机的 轴线同心，还包括这样一个部分，在那里，其在径向方向上展开，使得转子的相应部分(叫 做推动器)沿着轴线延伸超出定子之外。其一个优点是，减小了机器在轴线的方向上的笨 重性，并产生更紧凑且更轻的机器。压缩机及压缩机可集成于其中的机器的生产很大程度上取决于转子和定子之间 存在的间隙，并且，所述间隙是气体流动中的能量损失的原因。传统地，通过使气体在预期 的温度和流速下流通以便在径向方向上在转子与定子之间产生差异(differential)热膨 胀，来调节这些间隙。通常使用从压缩机的一部分中获得的空气，以从其增压中获益，并使 其在管道或腔体中朝向差异热膨胀可受控制的位置循环。根据在机器的每个运行速度下需 要的间隙的校正，通过阀门，可调节流通气体流速及其提供(相反，放出(draw off))的热fio然而，用于调节径向间隙的系统应用于传统装置中的定子。此外，这些装置仅应用 于轴向压缩机。还存在用于转子的通风装置，其中，来自定子的另一空气流在穿入转子的中心腔 体之前，与支撑转子的径向臂交叉。这些通风装置仅具有防止转子过热的目的。具体地，不 根据流速对其进行控制，这不允许其进行任何间隙调节。然而，应提到以下专利法国专利2 698 667，其中，通过压力的平衡来实现轴向 离心压缩机的推动器的轴向间隙调节；还应提到专利US-A-4687 412和DE-A-21 69 528， 其中，通过机械和静力装置(螺栓组件中的垫片或垫圈)来调节轴向间隙；还应提到专利 FR-A-2 722 836，其中，通过由转子的邻接轴承的伺服控制致动器所控制的轴向位移来调 节轴向间隙。发明内容本发明的目的是，通过差异热膨胀实现轴向离心压缩机的展开部分的轴向间隙的 控制以及其本质上的轴向间隙的控制，之前没有建议过这样的技术方案。传统通风装置的 使用将不会产生良好的结果，因为要在控制压缩机第一部分的径向间隙的同时控制轴向间 隙，这对于获得令人满意的结果来说将是矛盾的。根据本发明的压缩机的特征在于，其包括由流动管路分隔的转子和定子，并且，其 均具有圆柱形部分和展开部分，圆柱形部分与轴线同心并由径向间隙间隔，展开部分沿着 轴线对齐并由轴向间隙间隔，其特征在于，所述压缩机包括通风路径，其对轴向间隙进行调 节、从定子处延伸直至转子处并包括第一臂和第二臂，所述第一臂装配有用于调节开口的 第一阀，所述第二臂装配有热交换器和用于调节开口的第二阀。通过此装置，可对轴向间隙进行充分的调节，不会出现轴向间隙和径向间隙之间 的任何调节矛盾，其原因将在后面描述。由于两个臂均具有可调节的流量，且第二臂将温度变化传递至所抽出的气体以使 其流通，所以，此气体的流速和温度均是可调节的，这是建立间隙的充分调节以及充分通风 所必需的。根据本发明的各种改进，路径的臂在与管路相邻的定子的腔体中具有公共起点并 被供以相同的气体实际上第二臂是第一臂的旁路。包括用以从中获取气体的单个源的装 置得以简化，因为轴向离心压缩机较小，所以此简化更加明显。热交换器有利地对第二臂进行冷却，使得该装置施加转子的收缩。然后，典型操作 对应于启动和加速时的更大间隙，其中，调节装置在被施加的巡航速度下是不活动的。事实 上，在最频繁且由此主要使用燃料的巡航速度下使用该装置是有利的，使得在那时可获得 最显著的节省。在具有更短持续时间的加速和启动速度下，更大的间隙是可接受的，同时， 间隙的全部消失可损坏压缩机。此外，巡航速度被稳定且良好地限定，使得该间隙为已知 的，从而比在不稳定的操作条件期间具有更高的精度。热交换器可包括第二臂的穿过定子的外腔体的一部分，这使其与更新鲜的空气接 触，并以特别简单的方式获得热交换器。现在将结合以下附图描述本发明的优选的但是非限制性的实施方式图1是压缩机以及用于控制间隙的装置的总体视图；图2是控制装置的更详细的视图。具体实施例方式轴向离心压缩机包括转子1和定子2，转子1和定子2由用于气流的管路3分隔。 转子1和定子2中的每个均具有基本上圆柱形的轴向部分，分别为轴向部分4或轴向部分 5，以及具有展开的展开部分，分别为展开部分6或展开部分7。转子1的部分6是推动器。 展开部分6与展开部分7之间具有应被调节的轴向间隙8。在静止时(at rest)，轴向间隙 的值典型地是十分之几毫米左右(例如，0. 7或0. 8mm)。定子2包括位于管路3周围的腔体9。管道10伸入这些腔体中的一个中，并抽出 其一股气体成分。然后，将管道10分成装配有第一阀12的第一臂11和装配有第二阀14 且装配有热交换器15的第二臂13。然后，臂11和13通过公共管道17结合在一起并且它 们的流动终止于转子1的腔体16中。然而，这不是必须的，此流动可保持分离直至腔体16。 仅略述的控制系统18根据通过压力、温度、转速传感器等得知的机器的速度来控制阀12和 14的开口，所述传感器测量各种点中的这些参数。因此，通过改变穿过热交换器15的此 气体的比例可影响提供给腔体16的气体流速及其温度。这样做的结果是轴向间隙8的改 变，可将其减小十分之几毫米(例如，0. 3或0. 4mm,其通过对之前的数值做减法而产生小于 0. 5mm的间隙，并且，这是完全可以接受的)。显示臂11和13中的两个流速的调节，以使从 臂11和13中提取的热量改变足够的程度。首先，用第一臂11来确保在机器的所有速度下 的通风，其中，没有实现(通过第二臂13的)明显冷却。此外，其允许将加热气体提供给转子1，以在启动阶段期间增加轴向间隙8，并确保安全的操作。根据先于压缩机的实际操作 且已允许轴向间隙和其可能减少的值的确定的测试和测量，由控制系统18执行控制。优选 地，控制系统18在巡航速度下是起作用的，在该速度下，操作特性是稳定且众所周知的，间 隙也是同样，使得可能将其减小至较低的值，不存在完全抑制它们或由于摩擦导致机器磨 损，或甚至由于例如钛火(titanium fires)而更严重地损坏机器的任何危险。应给出一些说明，以显示该装置的实用性。由定子2借助于与推动器6相对的轴 承19支撑转子1，并且，不管其轴向离心设计如何，转子1在轴线X上比在径向方向上延 伸得更多。因此，由流通气体提供的与热膨胀相关的位移在远离轴承19的位置中均更大， 即，特别是在推动器6处。将转子1的轴向部分4的轴向位移减小得更多，并且，无论如何 都是可接受的，因为其仅稍微改变了固定叶片(vane) 20和移动叶片21的台架(stage)之 间的距离；并且，转子1在径向方向上的膨胀比在轴向方向上的小得多，具有百分之几毫米 (0. 02mm或0. 03mm)等级的尺寸，小至其可能被忽略的程度。可在定子2中建立用于控制转 子1的轴向部分4与定子2的轴向部分5之间的径向距离的传统系统，并可与本发明的装 置无关地进行调节。因此，如所提到的，一开始可将臂11和13分开并伸入到不同的腔体中，但是，意识 到可使用单个流通气体源。用以从中获得流通气体的腔体9可以是直接围绕定子2的内层 22 (在管路3上)的腔体中的一个，并且，向旋塞23提供来自压缩机的确定部分的压缩空 气。第二臂13可在外腔体M中延伸，外腔体M在腔体9与第二管路25 (该第二管路形成 定子2的外部)之间延伸。由于外腔体M更新鲜，使得通过第二臂13的空气变得新鲜，无 需任何其它动作，并且，由此用第二臂13的通过外腔体M的此部分形成热交换器15。为 了更明显地变得新鲜，将可能使第二臂13也通过第二管路25。默认地，通过使其靠近一个 通气口 26 (该通气口沈从第二管路25对外腔体M供气)来获得明显的变得新鲜的效果。 在更下游的地方，公共管道17可穿过支撑转子1的径向臂沈中的一个并在那里进入转子 的开口端。权利要求1.一种轴向离心压缩机，包括由流动管路C3)分隔的转子(1)和定子0)，并且，所述 转子(1)和定子( 中的每个均具有轴向部分(4，幻和展开部分(6，7)，所述轴向部分与轴 线(X)同心并且所述轴向部分由径向间隙间隔，所述展开部分沿着所述轴线(X)对准且所 述展开部分由轴向间隙(8)间隔，其特征在于，所述轴向离心压缩机包括通风路径，所述通 风路径对轴向间隙进行调节、从所述定子向上延伸直至所述转子处并包括第一臂(11)和 第二臂(13)，所述第一臂装配有用于调节开口的第一阀(12)，所述第二臂装配有热交换器 (15)及用于调节开口的第二阀(14)。2.根据权利要求1所述的轴向离心压缩机，其特征在于，所述臂在定子的与所述管路 ⑶相邻的腔体(9)中具有公共起点。3.根据权利要求1或2中任一项所述的轴向离心压缩机，其特征在于，在所述热交换器 (15)下游，所述第二臂(13)比所述第一臂更新鲜。4.根据权利要求3所述的轴向离心压缩机，其特征在于，所述热交换器包括所述第二 臂的穿过所述定子的外腔体04)的一部分。5.根据上述权利要求中任一项所述的轴向离心压缩机，其特征在于，所述第二阀设置 有控制装置(18)，在所述压缩机的稳定巡航速度下，所述控制装置(18)打开所述第二阀。全文摘要在轴向离心压缩机中，其转子包括推动器(6)，通过包括两个平行的臂(11，13)的路径，用朝向转子的特殊空气流通来控制轴向间隙(8)，其中用相应的管路(12，14)来控制这两个臂的流速，此外，用热交换器(15)调整这两个臂中的一个的温度。由此同时根据温度和流速来控制流通空气。文档编号F04D29/16GK102076974SQ200980125249 公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月29日 优先权日2008年7月1日发明者劳伦特·多纳蒂安·贝哈格尔, 埃迪·斯特凡娜·乔尔·方塔尔, 本杰明·菲利普·皮埃尔·佩奥埃特 申请人:斯奈克玛公司