[发明专利]平衡和密封活塞以及相关联的冷却回路和方法

说明书

本公开提供一种用于集成式马达压缩机的平衡和密封活塞，该平衡和密封活塞包括：平衡活塞(50)，该平衡活塞被设计成安装在该马达压缩机的轴(38)上以补偿施加到该马达压缩机的压缩段的轮(34,35,36,37)的吸入压力和排放压力之间的压差；和密封设备(51)，该密封设备围绕该平衡活塞并且被设计成安装在该马达压缩机(30)的壳体(31)上以使该压缩段密闭。此外，该平衡和密封活塞还包括气体提取端口(52)，该提取端口的轴向位置被确定为使得所提取的气体的压力值等于预定值，该预定值小于该排放压力的值。

本发明涉及集成式马达压缩机，并且更具体地涉及推力平衡和密封活塞、实现此类活塞的冷却回路和冷却方法。

参考图1，集成式马达压缩机包括对由马达压缩机处理的气体密闭的共同的壳体2，在该壳体中放置有电动马达3和压缩机组4，该压缩机组为例如包括由轴9承载的一组叶轮5、6、7和8的多级组。马达3驱动联接到压缩机组4的轴9的转子10的旋转。轴承11、12、13和14用于支撑马达压缩机的轴线，并且推力平衡和密封活塞15安装在轴9上。

此外，马达压缩机1还包括气体吸入管线16、排放管线17和用于冷却从马达压缩机的出口所提取的气体的输入管线18。

扭矩平衡和密封活塞15包括：平衡活塞19，该平衡活塞用于补偿施加到叶轮5、6、7和8的吸入压力和排放压力之间的压差；和密封设备20，该密封设备围绕平衡活塞19以通过生成压力损失而使轴的端部密闭。

泄漏流轴向穿过活塞15并且通过连接到吸入管线16的泄漏管线21从壳体2排出。

由泄漏管线21收集的气体(其已由压缩机4压缩)的温度高于吸入管线16中的气体的温度。

一般来讲，在马达压缩机的入口处进入的气体的温度为大约20℃至50℃，并且泄漏气体的温度为大约180℃。

因此，泄漏气体增加了在吸入管线16中循环的气体的温度，从而降低了压缩机4的效率。

排放管线17通常连接到冷却器22以便冷却压缩气体。

离开冷却器22的气体的一部分由冷却气体进入管线18提取并且注入到壳体2中。该管线18在内部连接到壳体2的冷却装置23，以便冷却电动马达3以及轴承11、12、13和14。

在一个变体中，离开轮的气体的一部分被提取、冷却，然后注入到壳体2中。

在冷却器22的出口处或在轮的出口处提取的压缩气体在马达压缩机1中再循环，从而降低马达压缩机的效率并且减小离开冷却器的气体的流速。

因此，提出了减轻一方面与推力平衡和密封活塞的泄漏流的再循环以及另一方面与马达压缩机的冷却相关联的缺点。

鉴于前述内容，根据第一方面，提出了一种用于集成式马达压缩机的平衡和密封活塞，该平衡和密封活塞包括：

-平衡活塞，该平衡活塞被设计成安装在马达压缩机的轴上，以补偿施加到马达压缩机的压缩段的轮的吸入压力和排放压力之间的压差；和

-密封设备，该密封设备围绕平衡活塞并且被设计成安装在马达压缩机的壳体上以使压缩段密闭。

此外，平衡和密封活塞还包括气体提取端口，该提取端口的轴向位置被确定为使得所提取的气体的压力值等于预定值，该预定值小于排放压力值。

有利的是，密封设备包括带齿曲径，该带齿曲径包括在其中心处中空的盘，这些盘沿着轴向方向分布以便在两个相邻盘之间产生压力损失，气体提取口位于两个相邻盘之间。

优选地，密封设备包括具有蜂窝结构几何形状的密封件，气体提取端口位于密封件的中心。

根据另一方面，提出了一种用于集成式马达压缩机的冷却回路，该冷却回路包括：

-如先前所定义的平衡和密封活塞；