專利名稱：離心鼓風(fēng)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心鼓風(fēng)機、優(yōu)選為高速離心鼓風(fēng)機，該離心鼓風(fēng)機具有葉輪和 外殼，該外殼容納葉輪軸的電力驅(qū)動器的轉(zhuǎn)子和定子，并設(shè)有冷卻裝置。
背景技術(shù)：
所述離心鼓風(fēng)機，尤其是以高速旋轉(zhuǎn)的離心鼓風(fēng)機，是公知的且例如與激光協(xié)作 使用。由于在此必須排出可觀的熱負(fù)荷，因此設(shè)置了冷卻裝置。

發(fā)明內(nèi)容
關(guān)于上述現(xiàn)有技術(shù)，考慮本發(fā)明的目標(biāo)是針對所需的冷卻進一步改進所述類型的 離心鼓風(fēng)機。 由于對于這種離心鼓風(fēng)機同樣必須排出可觀的熱負(fù)荷，本發(fā)明的另一個目標(biāo)是針 對必要的冷卻裝置有利地構(gòu)造這種離心鼓風(fēng)機。 此外，對于由容納在外殼中的電力驅(qū)動器驅(qū)動的葉輪，希望有利地以安全的方式 構(gòu)成。 第一目標(biāo)首先且首要地通過權(quán)利要求1的主題來實現(xiàn)，這基于這樣的事實即，在 外殼中設(shè)置用于第一冷卻介質(zhì)和第二冷卻介質(zhì)的路徑，以便依靠外殼由第一冷卻介質(zhì)來冷 卻第二冷卻介質(zhì)，且這些路徑由外殼的連續(xù)材料壁相互分隔開。因此，這提供了允許對離心 鼓風(fēng)機尤其是外殼和/或其轉(zhuǎn)子/定子區(qū)進行二重冷卻的不密封系統(tǒng)，即，通過第一冷卻介 質(zhì)和第二冷卻介質(zhì)來進行二重冷卻，該第二冷卻介質(zhì)用來進行副冷卻而第一冷卻介質(zhì)用于 提供主冷卻。兩個冷卻介質(zhì)的路徑相互密封地分隔開，這種分隔通過外殼本身的材料壁來 實現(xiàn)。為此，鼓風(fēng)機外殼優(yōu)選地包含鑄造材料比如，尤其是重量輕的材料，例如形成為厚壁 的鋁組成。 這以下根據(jù)權(quán)利要求1的主題說明其他權(quán)利要求的主題，但以它們的獨立表述也 是重要的。 因此，在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中這樣設(shè)置外殼中的路徑相對彼此成一定角度地延伸，換言 之，當(dāng)三維地看時，它們互不平行。此外，在投影中，兩個冷卻介質(zhì)的路徑成例如銳角，這導(dǎo) 致在投影中冷卻介質(zhì)路徑是交叉的。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是其中路徑相互垂直地延伸的結(jié)構(gòu)，在這 種情況下，例如，第一冷卻介質(zhì)的路徑平行于葉輪軸的軸線，而第二冷卻介質(zhì)的路徑基本上 沿相對于葉輪軸的軸線的周向方向延伸。路徑以鑄造工藝形成在外殼中和/或形成為孔。 由此能夠在制造外殼的鑄造操作中同時形成這些路徑?？蛇x地，特別是在實心外殼元件中， 路徑可通過孔來形成。第一冷卻介質(zhì)的路徑優(yōu)選地置于外殼的外壁中，處在橫截面為腔狀 的外殼凹部內(nèi)。因此，該腔狀外殼凹部優(yōu)選地在制造工藝過程中，尤其是通過鑄造來制造的
3過程中形成在外殼中。該腔狀外殼凹部在相對于外殼的徑向向外的方向上敞開，此外，第一 冷卻介質(zhì)的兩個沿周向分布的路徑伸入腔狀外殼凹部中。對應(yīng)地，第一冷卻介質(zhì)的連續(xù)路 徑在外殼凹部中變寬，優(yōu)選是在周向上變寬。在本發(fā)明主題的優(yōu)選結(jié)構(gòu)中這樣設(shè)置在周向 上設(shè)置三個或三個以上的腔狀外殼凹部，更優(yōu)選是四個這種外殼凹部，它們均勻地分布在 周向上。在外殼的軸線方向上，腔狀外殼凹部的邊界由外殼的一體壁限定。此外在周向上， 兩個相鄰的腔狀外殼凹部通過外殼的實心部分相互分隔開，該實心部分具有用于使第一冷 卻介質(zhì)從其中通過的至少一個路徑，以便連接這些相鄰的腔狀外殼凹部。腔狀外殼凹部由 在外殼的軸線方向上延伸的遮蓋件封閉。結(jié)果，所有側(cè)面都封閉的腔狀外殼凹部形成了用 于第一冷卻介質(zhì)的部分路徑。據(jù)此，考慮分布在周向上的外殼凹部和在每一種情況下都設(shè) 置在兩個相鄰凹部之間并穿過外殼部分的路徑，電路設(shè)置在外殼的周向上。遮蓋件可形成 為包圍外殼的管狀部件的形式?？蛇x地，也可以使板狀的單個遮蓋件與每一個腔狀外殼凹 部相關(guān)聯(lián)。這里的要點是將每一個單獨的外殼凹部都以密封的方式封閉。 一個腔狀外殼凹 部優(yōu)選地形成為冷卻介質(zhì)進給口而另一個腔狀外殼凹部形成為冷卻介質(zhì)排出口。據(jù)此，優(yōu) 選地，與這些外殼凹部，或者封閉它們的遮蓋件或遮蓋部分相聯(lián)結(jié)地設(shè)置用于連接外管或 軟管部分的聯(lián)軸節(jié)。還建議外殼是筒形的，其一端與葉輪相連，而另一端則被底部封閉，以 便密封地封閉外殼，該外殼包含用于冷卻介質(zhì)的路徑并容納用于葉輪軸的電力驅(qū)動器。為 了密封，還提供具有階梯形形狀的另一端，且底部是對應(yīng)的階梯形。特別地，該階梯形形狀 造成了第二冷卻介質(zhì)路徑相對于外界密封。此外，底部可同時在外殼內(nèi)部方向上形成用于 第二冷卻介質(zhì)的部分路徑。除此以外，一方面，底部可具有用于電力供應(yīng)的插接狀入口，另 一方面，可具有傳感器系統(tǒng)和相關(guān)電子設(shè)備。至少在腔狀外殼凹部之間的區(qū)域中，在徑向 上看第一冷卻介質(zhì)的路徑比第二冷卻介質(zhì)的路徑向內(nèi)部延伸得更多，第二冷卻介質(zhì)也穿過 外殼的內(nèi)部，由此獲得了冷卻上的優(yōu)點。第二冷卻介質(zhì)的路徑因此優(yōu)選地在使兩個在周向 上相鄰的腔狀外殼凹部相互分隔開的實心外殼部分的區(qū)域中平行于葉輪軸的軸向取向延 伸。這些實心外殼部分既具有在一個方向上穿過它們的第一冷卻介質(zhì)的路徑又具有優(yōu)選垂 直于上述方向地穿過它們的第二冷卻介質(zhì)的路徑。可選地，也可以使第一冷卻介質(zhì)的路徑 設(shè)置成在徑向上看時比第二冷卻介質(zhì)的路徑向外部延伸得更多。此外，在一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu) 中，建議第一冷卻介質(zhì)路徑在相對于葉輪軸的軸線的周向上延伸。在此，設(shè)置有軸向地一個 接一個地定位且在每一種情況下都被一起引入到腔狀外殼凹部中的多個路徑。更優(yōu)選地， 用于第一冷卻介質(zhì)的路徑的這種多重性被限定在外殼中的電力驅(qū)動器區(qū)域中。更優(yōu)選地， 第二冷卻介質(zhì)的路徑在外殼的從葉輪到對向設(shè)置的底部的大致整個軸向長度之上延伸。因
此，在對本發(fā)明的主題的改進中，主要是為了排出定子的功率損耗，建議第一冷卻介質(zhì)的路
徑靠近定子以使得保留在路徑與將要被冷卻的定子之間的外殼材料的厚度相當(dāng)于或小于
冷卻介質(zhì)路徑的直徑。還建議設(shè)置對應(yīng)于用于第二冷卻介質(zhì)的路徑且用來容納電線的孔。
因此在確保相對于第一冷卻系統(tǒng)的絕緣的同時極其容易實現(xiàn)電線的軸向引入。
關(guān)于冷卻系統(tǒng)的目標(biāo)首先且首要地通過權(quán)利要求17的主題來實現(xiàn)，這是基于這
樣的事實即，冷卻、特別是電力驅(qū)動器的冷卻是通過從將要被壓縮的氣體中分離出的部分
氣流來獲得的。由此提供了一種冷卻系統(tǒng)，可以利用該冷卻系統(tǒng)在相對于外界的密封封閉
的情況下排出可觀的熱負(fù)荷。為此，在任何情況下由離心鼓風(fēng)機壓縮的氣體用于鼓風(fēng)機電
力驅(qū)動器特別是容納轉(zhuǎn)子/定子的外殼區(qū)域的自冷卻，在這種情況下用于冷卻目的的分流出的部分氣流特別地被引導(dǎo)通過外殼和/或通過轉(zhuǎn)子/定子區(qū)域。除此以外，該分流出的
部分氣流，在通過冷卻路線以后，被回送到由鼓風(fēng)機葉輪產(chǎn)生的主氣流。由此獲得離心鼓風(fēng)
機相對于外界的密封冷卻。在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，因此能夠?qū)崿F(xiàn)不密封的系統(tǒng)。 以下關(guān)于權(quán)利要求17的主題說明進一步的權(quán)利要求18的主題，但后者的獨立表
述也是重要的。 因此，在本發(fā)明的主題的優(yōu)選發(fā)展中，這樣設(shè)置部分氣流的冷卻通過與外殼壁接 觸來實現(xiàn)，對其來說，該外殼壁被主動地冷卻。因此部分氣流能夠被引導(dǎo)通過恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置在 外殼中的通道，并沿著外殼的壁進行熱交換。 本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求17的前序部分的特征的離心鼓風(fēng)機，在冷卻能 力方面的改進通過從將要被壓縮的氣體中分離出的部分氣流在分離之后被引導(dǎo)至冷卻通 道外殼的路徑內(nèi)來實現(xiàn)，該冷卻通道外殼本身至少間接地被主動冷卻。這導(dǎo)致部分氣流 (初步)冷卻，首先主要是通過與確定了外殼路徑的界限的外殼壁相接觸，其次是通過對冷 卻通道外殼以及外殼路徑的壁的單獨主動冷卻。為此外殼具有良好的導(dǎo)熱性，且更優(yōu)選由 金屬材料組成，尤其是輕金屬材料，例如以鋁鑄件的形式。為了進一步提高冷卻能力，還設(shè) 有用于外殼的主動冷卻裝置，該裝置吸收和排出由部分氣流經(jīng)外殼壁發(fā)出的熱。
以下關(guān)于權(quán)利要求17和/或權(quán)利要求19的主題說明其它權(quán)利要求的主題，但是 它們的獨立表述也是重要的。 外殼路徑可以是迷宮式的。這使該部分氣流能夠通過與迷宮式外殼路徑中的外殼 壁接觸而獲得大表面積的初步冷卻，外殼的路徑更優(yōu)選的是從外部徑向地通向內(nèi)部。還建 議部分氣流在擴散器區(qū)域中，特別優(yōu)選地在擴散器的出口處從主氣流徑向地分流出至葉輪 外部。這里利用了在離心鼓風(fēng)機的工作過程中在擴散器出口處的較高壓力與電力驅(qū)動器外 殼中和/或部分氣流在葉輪外周處和/或擴散器入口處重新進入主氣流的區(qū)域中的較低壓 力之間普遍存在的壓力差，以便在離心機外殼內(nèi)實現(xiàn)部分氣體冷卻回路的自動運行。為了 進行冷卻，迫使部分氣流通過外殼和電力驅(qū)動器。該部分氣流首先被徑向向內(nèi)引導(dǎo)，然后穿 過容納電力驅(qū)動器的外殼區(qū)域的外殼壁，然后優(yōu)選地平行于葉輪軸，而且，如從橫截面上可 見，用于部分氣流的多個這種通道等圍繞葉輪軸設(shè)置在外殼內(nèi)。在電力驅(qū)動器的遠(yuǎn)離葉輪 的那個端部處部分氣流優(yōu)選地被引導(dǎo)至外殼以外、進入定子和轉(zhuǎn)子之間的空隙中，由此經(jīng) 過轉(zhuǎn)子和定子的表面以便散熱?？蛇x地，或者也可以與相結(jié)合，提供中空軸形式的驅(qū)動軸， 且在電力驅(qū)動器的遠(yuǎn)離葉輪的那個端部處被引導(dǎo)至外殼以外、進入驅(qū)動軸內(nèi)，以便在驅(qū)動 軸延伸的方向上在中心通過驅(qū)動軸，通過與軸壁的接觸來實現(xiàn)散熱。在部分氣流被引導(dǎo)既 通過中空軸形式的驅(qū)動軸，又通過定子與轉(zhuǎn)子之間的空隙的組合方案的情況下，這兩個部 分氣流優(yōu)選在轉(zhuǎn)子和定子的在流動方向上的下游處集合在一起，且當(dāng)部分氣流通過定子和 轉(zhuǎn)子之間的空隙時以及當(dāng)它通過中空軸時所述部分氣流的流動方向與來自迷宮式外殼路 徑的在遠(yuǎn)離葉輪的端部方向上穿過外殼的部分氣流的流動方向相反。最后，在葉輪的徑向 外周處部分氣流被引導(dǎo)回到主氣流以內(nèi)。在該位置處存在低于擴散器出口區(qū)域中徑向外部 位置中的低壓，在該徑向外部位置處部分氣流從主氣流分流出，由此建立了壓差控制的回 路。在本發(fā)明主題的優(yōu)選構(gòu)造中，提供水冷裝置形式的外殼主動冷卻裝置。形成了副冷卻 裝置的該水冷裝置與氣冷裝置密封地分離，該氣冷裝置形成了主冷卻裝置。此外基本上存 在不密封的系統(tǒng)。最后，氣體由氦氣和/或氮氣組成，并且/或者是空氣，并且/或者是兩種或多種所提到的氣體的混合物。 在引言中提到的關(guān)于安全方面的目標(biāo)，首先且首要地通過權(quán)利要求29的主題來 實現(xiàn)，這是基于這樣的事實為了形成包圍葉輪的籠架，籠架板設(shè)置在封蓋側(cè)和葉輪的下 側(cè)，且這些籠架板通過例如立柱狀連接裝置圍繞葉輪的外周保持在一起，至少該連接裝置 和封蓋側(cè)的籠架板由堅硬的材料比如鋼組成。該構(gòu)造提供了防爆安全性。這首先在葉輪爆 炸事故中防止了由輕金屬鑄造材料組成的封蓋側(cè)的外殼部分飛離和/或損毀。這種封蓋飛 離和/或損毀的情況將導(dǎo)致離心鼓風(fēng)機中的向外敞開的空氣間隙增大，以及破裂的葉輪的 相對較大的碎片可能以高速經(jīng)該放大的間隙脫離。這種風(fēng)險通過提供封蓋側(cè)的籠架板而得 以阻遏，該籠架板由堅硬材料比如鋼組成，進一步地，例如，ST 50。該封蓋側(cè)的籠架板形成 了用于設(shè)置在背面、也就是在籠架板的背離葉輪的那一側(cè)上的封蓋的保護罩。此外設(shè)置在 封蓋側(cè)和葉輪的下側(cè)的籠架板被緊固以防移位——徑向上和軸向上都如此——為此提供 立柱狀連接裝置。這些連接裝置以預(yù)定的軸向間隔保持籠架板。由于根據(jù)本發(fā)明這些連接 裝置也由堅硬的材料比如鋼組成，所以它們也保護免受由于爆炸產(chǎn)生的碎片的破壞。
以下關(guān)于權(quán)利要求29的主題說明其他權(quán)利要求的主題，但它們獨立的表述也是 重要的。 因此，為了形成封蓋，外殼平行于葉輪的回轉(zhuǎn)平面分開。此外，如果籠架板都由堅 硬材料比如鋼，進一步地，比如ST 50組成，這被證明是特別有利的。作為該構(gòu)造的結(jié)果，包 圍葉輪的籠架完全由堅硬材料形成。這樣來選擇在厚度方向上看到的、也就是平行于葉輪 軸測得的該徑向的出氣口間隙，使得在葉輪爆炸的情況下，在最壞的假定情形下僅小碎片 能夠徑向向外通過。較大的，由此也更危險的碎片不能通過該環(huán)形間隙，因為所提供的籠架 完全不允許間隙變寬。除了提到的封蓋以外，也可以是外殼成為輕金屬鑄件的形式，進一步 地，例如由鋁制成。在上側(cè)封住葉輪的籠架板也保護這種輕金屬外殼免受碎片的破壞。在 優(yōu)選構(gòu)造中，連接裝置通過螺紋連接在外殼中和在封蓋中，由此，附加地形成了外殼與封蓋 之間的抗破裂和碰撞的連接。在爆炸的情況下力主要由被擰到連接裝置上、在背面支撐籠 架板并抵消籠架板之間的間隙的任何放大的鋼螺母進行傳播。作為鋼螺母的替代方案，可 以在連接裝置上形成鋼卡箍。擴散器部件優(yōu)選地設(shè)置在外殼封蓋之下，封蓋側(cè)的籠架板設(shè) 置在外殼封蓋與擴散器部件之間。這里，連接裝置也穿過擴散器部件以便在外殼封蓋中形 成螺紋連接接合。在本發(fā)明的主題的擴展中，第一外殼部分設(shè)置在葉輪下方，而冷卻通道封 蓋裝配在第一外殼部分的遠(yuǎn)離葉輪的一側(cè)上。下側(cè)的籠架板優(yōu)選地設(shè)置在葉輪與第一外殼 部分之間。除此以外，第一外殼部分可具有由設(shè)置在下側(cè)的冷卻通道封蓋封閉的冷卻通道。 容納用于葉輪的電力驅(qū)動器的外殼緊固在形成了冷卻通道外殼的第一外殼部分上。連接裝 置的一端緊固在冷卻通道外殼中而其另一端則優(yōu)選地緊固在外殼封蓋中，同時，插入兩個 籠架板和擴散器和第一外殼部分。為了進行螺紋連接，在優(yōu)選的構(gòu)造中，連接裝置呈在端部 具有螺紋的立柱的形式。除此以外，建議籠架板呈環(huán)狀部件的形式，更優(yōu)選的是具有適合于 葉輪外徑的籠架板內(nèi)徑，并因此，更進一步地是相對于葉輪的外徑稍大一些。環(huán)狀部件的徑 向尺度基本上相當(dāng)于葉輪的徑向尺寸或更小，因此，更進一步地，近似為徑向尺度的三分之 一、四分之一、二分之一、三分之二或四分之三、以及其它分?jǐn)?shù)。葉輪具有葉片，葉片在徑向 上具有不同的高度，由籠架板形成的間隙僅與部分的葉片高度相重疊，確切地說至少相當(dāng) 于在它們最大的徑向長度處的葉片高度的那部分。因此，籠架板之間的間隙適合于葉輪的或葉輪在徑向外部區(qū)域中的葉片的軸向尺度。因此，間隙的尺度僅是在軸向上測得的葉輪 整體高度的分?jǐn)?shù)，即葉片的最大高度的分?jǐn)?shù)。于是間隙優(yōu)選地近似地相當(dāng)于最大葉片高度 的一半，但此外，也可近似地相當(dāng)于最大葉片高度的四分之一，三分之一或三分之二至四分 之三。除此以外，下籠架板軸向地延伸到葉片的底部區(qū)域中，且，更優(yōu)選地，在徑向向內(nèi)的方 向上接合到葉片下方。因此，下籠架板設(shè)有適合于葉輪的最大外徑的凹入部分，且葉輪置于 該凹入部分中。下籠架板的用于在葉輪下方進行接合的部分的徑向尺度近似地相當(dāng)于葉片 在它們最大的徑向尺度處的最小高度。為了防止籠架破裂和受到碰撞，當(dāng)葉輪在底部區(qū)域 具有100毫米或以上的直徑時，為每25毫米的直徑設(shè)置至少一個連接立柱。因此，當(dāng)葉輪 具有100毫米或以上的直徑時，設(shè)置至少四個連接立柱，并且，此外，這些立柱均勻地分布 在周向之上。關(guān)于這方面，在直徑為150毫米的情況下，則更為優(yōu)選的是六個或者更多的連 接立柱(例如七個，八個或者十個連接立柱)以均勻的角度分布在周向上，所有這些連接立 柱優(yōu)選地通過螺紋連接在一端錨定在外殼封蓋中而在另一端錨定在冷卻通道封蓋中。


以下參考附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，這些附圖僅僅表示示意的實施例，其中
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的離心鼓風(fēng)機的透視圖； 圖2表示對應(yīng)于圖1的透視圖，但除去了封蓋以便露出第一籠架板； 圖3表示對應(yīng)于圖2的視圖，但進一步除去了籠架板以便露出擴散器； 圖4表示根據(jù)圖1的進一步視圖，但除去了擴散器以便露出第二籠架板和葉輪； 圖5表示根據(jù)圖2中的視圖的進一步透視圖，但除去了第二籠架板以便露出包含
迷宮式路徑的外殼部分； 圖6表示離心鼓風(fēng)機的分解透視圖，驅(qū)動葉輪所需的電力驅(qū)動器已被省略；
圖7表示離心鼓風(fēng)機的前視圖； 圖8表示沿圖7中的線VIII-VIII剖開的離心鼓風(fēng)機的橫截面；
圖8a表示圖8中的區(qū)域VIIIa的局部示意放大圖；
圖9表示沿圖7中的線IX-IX的截面； 圖10表示沿圖9中的線X-X的橫截面，這里電力驅(qū)動器也已經(jīng)省略了 ； 圖11表示對應(yīng)于圖9的截面視圖，但涉及離心鼓風(fēng)機的可選實施例，籠架板和外
殼封蓋已經(jīng)省略了； 圖12表示沿圖11中的線XII-XII的橫截面；
圖13表示第二實施例的鼓風(fēng)機外殼的透視圖； 圖14表示具有遮蓋件的外殼的進一步透視圖，該遮蓋件封閉外殼，該外殼已被省 略。
具體實施例方式
首先參考圖1至圖6說明離心鼓風(fēng)機1的第一實施例，該實施例呈高速離心鼓風(fēng) 機的形式。 該離心鼓風(fēng)機1具有驅(qū)動部分A和與之相連的鼓風(fēng)機部分B。 驅(qū)動部分A具有外殼2。該外殼呈輕金屬鑄件的形式，在指向鼓風(fēng)機部分B的端部區(qū)域呈具有圓形橫截面的中空圓筒形。該橫截面在外殼2的整個縱向尺度上基本上連續(xù)， 但形成有平表面3，該平表面以正割于圓形橫截面的方式設(shè)置。四個平表面3這樣設(shè)置，且 在根據(jù)圖IO所示的橫截面方向上看成正方形布置。相應(yīng)地，正方形橫截面的角區(qū)域被環(huán)形 外殼部分的半徑倒圓。 在外殼2中容納有電力驅(qū)動器4，該電力驅(qū)動器具有定子5和轉(zhuǎn)子6。該轉(zhuǎn)子形成 了軸形式、特別是中空軸形式的驅(qū)動軸7。 驅(qū)動軸的軸線x與外殼的縱軸線重合。驅(qū)動軸7的安裝通過軸承(未具體示出) 例如磁性軸承實現(xiàn)。 在平面圖上看，驅(qū)動軸7伸出外殼2的環(huán)形端部，用于鼓風(fēng)機部分B的葉輪8的旋 轉(zhuǎn)固定連接。 外殼2的遠(yuǎn)離葉輪8的端部由底部9封合。為此， 一般成中空體形式的外殼2具 有階梯形10，對應(yīng)的階梯形底部9以密封的方式置于其中。 鼓風(fēng)機部分B基本上由沿著該軸的軸線x—個接在另一個后面地設(shè)置的旋轉(zhuǎn)對稱 的部件組成。 因此，首先，鼓風(fēng)機部分B具有冷卻通道封蓋11。在離開外殼2的軸線方向上看， 該冷卻通道封蓋11后跟隨著冷卻通道外殼14，該冷卻通道外殼形成了第一外殼部分13。該 冷卻通道外殼螺紋連接到冷卻通道封蓋11以封蓋冷卻通道外殼14指向外殼2的一側(cè)。
以附圖標(biāo)記15標(biāo)記的另一個環(huán)狀部件形成了驅(qū)動部分A的組成部分且螺紋連接 到外殼2。 在平視圖中第一外殼部分13或冷卻通道外殼14也可以形成為環(huán)狀部件，具有相 對于環(huán)狀冷卻通道管接頭部分15縮小的自由內(nèi)徑。冷卻通道管接頭部分15的內(nèi)徑適合于 面對的環(huán)狀外殼部分的自由內(nèi)徑。 除此以外，冷卻通道外殼14的自由內(nèi)徑選擇成稍小于葉輪8的最大外徑，該葉輪 進一步置于冷卻通道外殼14的遠(yuǎn)離冷卻通道封蓋11的一側(cè)上，并在那里以旋轉(zhuǎn)固定方式 連接到驅(qū)動軸7。 從中心區(qū)域開始，葉輪8具有徑向向外延伸的葉片16，葉片在徑向上具有不同的 高度，也就是說在徑向向外的方向上高度降低。葉片16的徑向向外的外周邊在橫截面上大 致凹入，例如根據(jù)圖8所示，且在葉片16的最大徑向尺度區(qū)域中、即在葉輪8的底部區(qū)域中 為葉片16選擇的高度h'近似地相當(dāng)于葉輪8的在軸向上測得的總體高度h的四分之一， 該底部區(qū)域指向冷卻通道外殼14。 冷卻通道外殼14指向葉輪的一側(cè)設(shè)有中心盤狀凹入部分17。其具有大于葉輪8 的底部區(qū)域的直徑。 在平面圖上呈環(huán)狀的籠架板18位于凹入部分17中。該籠架板由堅硬材料例如ST 50鋼組成。該籠架板18的外徑適合于冷卻通道外殼中的凹入部分17的內(nèi)徑。這樣選擇籠 架板18的內(nèi)徑，以使得葉輪8具有其最大的徑向尺度，也就是說以自由旋轉(zhuǎn)方式設(shè)置在籠 架板18的環(huán)狀空間中的底部區(qū)域留下小的間隙。此外，籠架板18這樣來形成，以使得它在 徑向向內(nèi)的方向上接合在葉輪8下方。相應(yīng)地，厚度比籠架板18的總厚度小的環(huán)狀卡箍從 籠架板18的內(nèi)環(huán)邊緣徑向向內(nèi)延伸。 同樣形成為旋轉(zhuǎn)對稱部件的擴散器20緊固在籠架板18的遠(yuǎn)離冷卻通道外殼14的一側(cè)。該擴散器具有中央入口橫截面，葉輪8穿透該橫截面。此外，保留在籠架板18正
上方的徑向向外敞開的環(huán)狀間隙21由擴散器葉片以已知方式穿透，這些擴散器葉片使徑
向地通向外部的氣流均勻化，并且在該過程中，增大在徑向向外方向上的氣壓。 擴散器20也可以在遠(yuǎn)離籠架板18的上側(cè)具有環(huán)形凹部23，其相對于軸線x同心
地定向。在該凹部中，設(shè)有另一個籠架板24，在所示的實施例中該籠架板在軸線方向x上測
得的厚度近似地相當(dāng)于設(shè)在擴散器20下側(cè)的籠架板18的厚度的三分之二。該籠架板24
也由堅硬的材料比如ST 50鋼組成。 最后，設(shè)置在籠架板24上的是外殼封蓋25，其也接合在擴散器20的漏斗狀的入口 部分之上并形成了軸向氣體入流。該外殼封蓋連同擴散器20和/或冷卻通道外殼14和/ 或冷卻通道管接頭部分15和外殼2優(yōu)選地由輕金屬鑄造材料例如鋁組成。
外殼封蓋25和冷卻通道外殼14利用兩個籠架板24和18與擴散器20的插入而 相互支撐。為此，在所示的實施例中，使用均勻地分布在周向上并呈立柱27形式的七個連 接裝置26，立柱至少在端部具有螺紋。這些立柱在一個端部以有限的尺度擰入冷卻通道外 殼14的對應(yīng)螺紋孔，從而形成引導(dǎo)和緊固立柱，這些立柱相應(yīng)地平行于軸線x。以拉桿螺栓 形式使用的這些立柱27具有環(huán)狀聯(lián)軸器27'，該環(huán)狀聯(lián)軸器置于冷卻通道外殼14中的對應(yīng) 形狀的凹部中，以使得它們基本上與冷卻通道外殼14的有關(guān)表面齊平。在裝配過程中，首 先，下籠架板18在軸向上越過這些立柱27向前推進——在這之后葉輪8最初緊固在驅(qū)動 軸7上——然后擴散器20和籠架板24在軸向上越過這些立柱27向前推進。隨后，籠架板 24通過鋼螺母27"軸向地緊固，鋼螺母擰到立柱27上并定位在外殼封蓋25的對應(yīng)形狀的 凹入部分中，最后，將該外殼封蓋放在適當(dāng)位置上。穿過外殼封蓋25的立柱端部具有擰到 它們之上以便上述部件被夾緊和緊固的螺母28。 立柱狀連接裝置26和它的環(huán)狀聯(lián)軸器27'及螺母27"也可以由堅硬的材料比如 ST 50鋼形成，且因此這些與籠架板18和24 —起形成籠架29，該籠架29在葉輪8發(fā)生爆 炸時用來保護外殼2和鼓風(fēng)機部分的部件，例如外殼封蓋25。 在兩個籠架板18和24之間留出的且特別是由擴散器葉片22穿過的間隙s僅覆 蓋葉輪葉片16的高度h的一部分，也就是近似一半高度h的區(qū)域，這樣就至少是葉片16在 它們最大徑向尺度處、也就是在葉輪8的底部區(qū)域附近的高度h'。 由堅硬材料形成的籠架29的上述構(gòu)造確保了在葉輪8爆炸的情況下，大的并因而 是危險的碎片不會由于離心力而徑向向外地甩出去。它還抵消了任何碎片引起的對設(shè)置在 間隙s下側(cè)的外殼封蓋25和/或外殼2或冷卻通道外殼14的損壞，籠架板24在這里用作 防止引起破壞的徑向間隙擴大的保護屏蔽罩。籠架板18和24分別在聯(lián)軸器27'和螺母 27"上的向后支撐可靠地抵消籠架板18與24之間的任何間隙擴大(參見圖8a)。
特別是為了冷卻電力驅(qū)動器4，離心鼓風(fēng)機1具有基本上一分為二的冷卻系統(tǒng)。由 此提供了主冷卻系統(tǒng)，其使用了在向外的方向上密封地隔離出的內(nèi)部氣流。副冷卻系統(tǒng)呈 水冷裝置的形式，穿過外殼2的該裝置通向外部，水通過對應(yīng)的泵送裝置等在其中輸送。
在圖中以K2表示的第二冷卻介質(zhì)是主冷卻系統(tǒng)的上述內(nèi)部氣流。在這種情況下， 在離心鼓風(fēng)機1的運轉(zhuǎn)過程中，利用葉輪8的徑向外周區(qū)域與擴散器的環(huán)狀間隙21的徑向 外部出口區(qū)域之間的壓差以便產(chǎn)生沒有電源輔助的自動流動。于是在葉輪8的徑向外周區(qū) 域中存在的低壓P'低于環(huán)狀間隙21的徑向外部出口區(qū)域處的壓力。作為擴散器葉片22的結(jié)果在那里增大的壓力P近似相當(dāng)于徑向內(nèi)部壓力P'的兩倍。 使用由此引起的壓差以便使部分氣流T從徑向地通到外部的主氣流H中分流出， 該部分氣流然后經(jīng)由合適的路徑30流入以便冷卻電力驅(qū)動器4。部分氣流T在低壓P'區(qū) 域中、也就是在葉輪8的徑向外周區(qū)域中重新進入主氣流H，結(jié)果實現(xiàn)了氣體循環(huán)。
氣體優(yōu)選由氦氣和/或氮氣組成，和/或是空氣，和/或是兩種或多種上述氣體的 混合物。 用于第二冷卻介質(zhì)K2的上述路徑30基本上平行于軸線x延伸，此外，基本上在冷 卻通道外殼14與外殼2的底部9之間延伸。 在指向籠架板18的上側(cè)，冷卻通道外殼14在環(huán)狀間隙21的徑向外部區(qū)域中設(shè)有 多個(在所示的實施例中為七個)迷宮式外殼路徑31，它們經(jīng)由相應(yīng)的分支路徑32在徑向 向外的方向上敞開，在離心鼓風(fēng)機1的運轉(zhuǎn)過程中在該間隙中存在增大的壓力P。在徑向上 看，每一個迷宮式外殼路徑的另一端向冷卻通道外殼14的內(nèi)部合并入軸向通道33，該通道 連接到與外殼2相連的環(huán)狀部件15中的對應(yīng)地定位的軸向孔34。 在冷卻通道外殼14的平面圖上看迷宮式路徑31采取曲折路線，使得在兩個在周 向上相鄰的立柱狀連接裝置26之間的每一個空隙中設(shè)置這種迷宮式路徑31。
封閉了電力驅(qū)動器4的外殼壁35是實心構(gòu)造，因此也形成了冷卻體。
在環(huán)狀部件15的軸向孔34的延伸部分中，冷卻劑通道36在外殼壁35中延伸。這 些通道在兩個相鄰平表面3之間的橫截面被倒圓的角區(qū)域中平行于軸線x延伸。如圖10 中的截面圖所示，特別地，外殼壁35的每一個角區(qū)域分配有三個這種冷卻劑通道36，每一 個冷卻劑通道都連接到環(huán)狀部件15中和/或冷卻通道外殼14中的對應(yīng)編號的孔和通道。
如上所述，主冷卻通過壓差控制的部分氣流T從主氣流H分離而實現(xiàn)。從擴散器 20的區(qū)域中的環(huán)狀間隙21的徑向外部位置分流出的該部分氣流T，被通過冷卻通道外殼14 的迷宮式路徑31徑向向內(nèi)地引導(dǎo)。部分氣流T然后流過冷卻通道外殼14的軸向通道33， 環(huán)狀部件15的軸向孔34以及外殼壁35的區(qū)域中的冷卻劑通道36，以便最后在外殼2的遠(yuǎn) 離葉輪8的一端在設(shè)置在那里的底部9的區(qū)域中通過未明確表示的路徑偏轉(zhuǎn)大約180° 。 然后部分氣流T的一部分被引導(dǎo)通過轉(zhuǎn)子6與定子5之間的間隙。氣流的另一部分也流過 形成為中空軸的驅(qū)動軸7，以便在葉輪8之下的區(qū)域中徑向向外地流通到外殼2的內(nèi)部。從 該外殼內(nèi)部，部分氣流T在葉輪8的徑向外周附近的低壓區(qū)域P'中流回到要被壓縮的主氣 流中。 部分氣流T的首次冷卻通過與外殼壁35相接觸而實現(xiàn)。該冷卻作用通過主動的 第二冷卻系統(tǒng)而進一步提高。這是水冷裝置。在所示的實施例中，由&表示的該第一冷卻 介質(zhì)被引導(dǎo)通過垂直于第二冷卻介質(zhì)K2的路徑30延伸的路徑37。因此這些路徑37在相 對于軸線x的周向上延伸，從而延伸過大致覆蓋了定子區(qū)域的軸向區(qū)域。
為了形成路徑37，首先，最初在橫截面上向外敞開的腔狀外殼凹部38與平面3相 連地設(shè)置在外殼2的外壁上。這些外殼凹部因此定位在外殼壁35的兩個在周向上相鄰的、 被倒圓的角區(qū)域之間，在這些角區(qū)域中——如上所述——設(shè)置了用于第二冷卻介質(zhì)K2的路 徑30，路徑30垂直于這些路徑37延伸。 在所示實施例中，相互以90。的角度偏置的四個腔狀外殼凹部38通過孔39互相 流動連接，這些孔被設(shè)置成，使得外殼材料既保留在設(shè)置在外殼內(nèi)部的定子5的方向上又保留在延伸至外殼壁35的角區(qū)域中的氣流路徑37的方向上。因此，第一冷卻介質(zhì)I^的路 徑37和第二冷卻介質(zhì)K2的路徑30通過連續(xù)的材料壁40相互隔開。 作為所提議的孔39的可選方案，外殼凹部38之間的連接也可以通過鑄造工藝實 現(xiàn)。 外殼凹部38之間的流動連接形成使第一冷卻介質(zhì)&自始至終圍繞周向流動的路 徑37。 如在軸向上看到的那樣，腔狀外殼凹部38由外殼2的一體壁41限定邊界。外殼 凹部38在徑向向外的方向上受到板狀遮蓋件42的限定，該板狀遮蓋件以密封方式沿著凹 部外周圍繞外殼2的外壁緊固在相鄰的外殼拐角形式的區(qū)域中。 這里的遮蓋件42設(shè)有管接頭43以便形成冷卻介質(zhì)進給部44。設(shè)置在該遮蓋件的
直徑對側(cè)的遮蓋件42類似地具有管接頭43，用于形成冷卻介質(zhì)排出部45。 特別地，從圖9和圖10的描繪還可以看出，連接腔狀外殼凹部38的孔39被構(gòu)造
成狹縫狀孔，該孔大致延伸過設(shè)置在外殼內(nèi)部中的定子5的整個軸向長度。 至少在腔狀外殼凹部38之間的區(qū)域中、即在容納路徑30的實心外殼拐角區(qū)域的
區(qū)域中，在徑向上看，第一冷卻介質(zhì)&的路徑37 (水回路)比第二冷卻介質(zhì)K2的路徑30 (氣
回路)設(shè)置得更靠內(nèi)。 兩種冷卻介質(zhì)&和K2的路徑30和37相對彼此成角度地延伸，不使用任何密封裝
置來使路徑30和37相互分隔。該分隔僅通過完好的外殼材料來實現(xiàn)。 圖11至圖13表示離心鼓風(fēng)機1尤其是外殼2的可選方案。對于該實施例已經(jīng)省
略了籠架，擴散器和外殼封蓋的圖解。 冷卻回路的功能和一般路線與上述實施例中的相對應(yīng)。 本質(zhì)的區(qū)域在于外殼2的整體構(gòu)造。在該第二實施例中，該外殼為基本上從頭到 尾都具有圓形橫截面的筒形。四個在周向上均勻分布的腔狀外殼凹部38形成在實心的外 殼壁35中，并且，在周向之上看，容納了用于第二冷卻介質(zhì)K2的軸向延伸的路徑30的完好 的外殼壁部分保留在它們之間。這些路徑30與這些壁部分的徑向外部區(qū)域相連。連接腔狀 外殼凹部38的孔39設(shè)置在這些壁部分的徑向內(nèi)部區(qū)域。尤其從圖14的透視圖可看出，每 一個腔狀凹部38具有多個孔，這些孔在軸線x的延伸方向上一個接在另一個后面地設(shè)置， 根據(jù)圖11中的截面圖，在相同的方向上看，這些孔39基本上覆蓋了定子的延伸區(qū)域。
在該第二實施例中，封閉了腔狀外殼凹部38的遮蓋件42形成為包圍外殼2且能 夠通過對應(yīng)地設(shè)置的密封裝置緊固在外殼壁35外側(cè)上的管狀部件46。
冷卻介質(zhì)進給部44和冷卻介質(zhì)排出部45形成在兩個在直徑上相對的區(qū)域，每一 個都與腔狀外殼凹部38相連。 所公開的全部特征(其本身)與本發(fā)明相關(guān)。相關(guān)的/附加的優(yōu)先權(quán)文件(在先 申請副本)的公開內(nèi)容也因此全部包括在本申請中，同樣也為了將這些文件的特征合并到 本申請的權(quán)利要求中。
1權(quán)利要求
一種離心鼓風(fēng)機(1)、優(yōu)選為高速離心鼓風(fēng)機，該離心鼓風(fēng)機具有葉輪(8)和外殼(2)，該外殼(2)容納用于該葉輪的軸(7)的電力驅(qū)動器(4)的轉(zhuǎn)子(6)和定子(5)，設(shè)置有冷卻裝置，并且此外，冷卻、特別是電力驅(qū)動器(4)的冷卻由從要被壓縮的氣體中分離出的所述部分氣流(T)實現(xiàn)，其特征在于，所述部分氣流(T)在分離之后被引導(dǎo)至冷卻通道外殼(14)的路徑(31)中，該外殼壁本身至少間接地被主動冷卻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離心鼓風(fēng)機，其特征在于，所述外殼路徑(31)是迷宮式的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心鼓風(fēng)機，其特征在于，所述外殼路徑(31)從外部徑 向地通向內(nèi)部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的離心鼓風(fēng)機，其特征在于，在擴散器(20)的區(qū) 域中，所述部分氣流(T)從所述葉輪(8)的徑向向外的主氣流(H)中分流出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心鼓風(fēng)機，其特征在于，所述部分氣流(T)然后穿過容納所 述電力驅(qū)動器(4)的外殼區(qū)域的外殼壁(35)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的離心鼓風(fēng)機，其特征在于，所述部分氣流(T)在 所述電力驅(qū)動器(4)的遠(yuǎn)離所述葉輪(8)的一端被引出所述外殼(2)而進入所述定子(5) 與所述轉(zhuǎn)子(6)之間的空隙中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的離心鼓風(fēng)機，其特征在于，所述驅(qū)動軸(7)呈中 空軸的形式，并且，所述部分氣流(T)在所述電力驅(qū)動器(4)的遠(yuǎn)離所述葉輪(8)的一端被 引出所述外殼(2)而進入所述驅(qū)動軸(7)中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的離心鼓風(fēng)機，其特征在于，所述部分氣流(T)在 所述葉輪(8)的徑向外周被引回到所述主氣流(H)中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的離心鼓風(fēng)機，其特征在于，所述外殼(2)的主動 冷卻裝置呈水冷裝置的形式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的離心鼓風(fēng)機，其特征在于，所述氣體由氦氣和 /或氮氣組成，和/或是空氣，和/或是兩種或兩種以上所提到的氣體的混合物。
全文摘要
本發(fā)明的離心鼓風(fēng)機(1)，優(yōu)選為高速離心鼓風(fēng)機，包括葉輪(8)，容納葉輪軸(7)的電力驅(qū)動器(4)的轉(zhuǎn)子(6)和定子(5)的外殼(2)，和冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明的目標(biāo)是就所需的冷卻系統(tǒng)進一步改進這種離心鼓風(fēng)機。為此，在外殼(2)中設(shè)置用于第一冷卻介質(zhì)(K1)和第二冷卻介質(zhì)(K2)的路徑(30，37)，該第二冷卻介質(zhì)(K2)借助于該外殼(2)由第一冷卻介質(zhì)(K1)來冷卻，且所述路徑(30，37)由所述外殼(2)的完好的材料壁(40)相互分隔開。
文檔編號F04D29/58GK101793257SQ20091022656
公開日2010年8月4日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者伯恩哈德·雷德馬徹, 弗蘭克·迪德里克森, 阿奇姆·馮卡森 申請人:格布爾·貝克爾有限責(zé)任公司