Электрическая машина с вентиляторным охлаждением и с компенсацией осевой нагрузки

1. Вращающееся машинное оборудование (1), содержащее вращающуюся электрическую машину (3), содержащую:
статор (13),
вращающийся вал (7),
ротор (11), установленный на указанном вращающемся валу (7) и вращающийся вместе с ним,
охлаждающий вентилятор (23), содержащий вращающееся рабочее колесо (33), имеющее впускное отверстие (33А) для газа и выпускное отверстие (33В) для газа и установленное на первом конце указанного вращающегося вала (7) и вращающееся вместе с ним,
проходы (45, 47) для охлаждающего газа, предназначенные для доставки сжатого охлаждающего газа через статор (13) и ротор (11),
причем между охлаждающим вентилятором (23) и статором (13) и ротором (11) расположена распределительная камера (31) для охлаждающего газа, проточно сообщающаяся с указанным охлаждающим вентилятором (23) и с указанными проходами (45, 47) для охлаждающего газа,
причем сжатый охлаждающий газ, доставляемый указанным охлаждающим вентилятором (23), поступает в распределительную камеру (31) для охлаждающего газа и распределяется оттуда к указанным проходам (45, 47) для охлаждающего газа,
при этом охлаждающий вентилятор (23) имеет упорную поверхность (33D; 51S), обращенную к статору (13) и ротору (11), и давление газа в указанной распределительной камере (31) воздействует на указанную упорную поверхность (33D; 51S), создавая осевое усилие (AT), действующее на указанный вращающийся вал (7), причем указанное осевое усилие направлено противоположно направлению потока охлаждающего газа через статор (13) и ротор (11).
2. Оборудование по п. 1, дополнительно содержащее турбомашину (5), присоединенную с возможностью приведения в действие ко второму концу указанного вращающегося вала (7).
3. Оборудование по п. 2, в котором между электрической машиной (3) и турбомашиной (5) расположена нагрузочная муфта (19).
4. Оборудование по п. 3, в котором нагрузочная муфта (19) содержит гибкую муфту вала.
5. Оборудование по п. 2, в котором указанная электрическая машина (3) и указанная турбомашина (5) расположены в общем корпусе (2).
6. Оборудование по п. 2, в котором указанная электрическая машина (3) и указанная турбомашина (5) расположены в отдельных корпусах.
7. Оборудование по п. 1, в котором охлаждающий вентилятор (23) содержит неподвижный диффузор у выпускного отверстия (33В) указанного рабочего колеса (33).
8. Оборудование по п. 1, дополнительно содержащее впускную магистраль (34), через которую охлаждающий газ поступает во впускное отверстие (33А) для газа рабочего колеса (33), причем поперечное сечение впускной магистрали (34) уменьшается вдоль направления потока.
9. Оборудование по п. 1, дополнительно содержащее упорный диск (51), установленный с возможностью совместного вращения с указанным рабочим колесом (33), причем указанная упорная поверхность (51S) расположена на упорном диске (51).
10. Оборудование по п. 9, в котором наружный диаметр (D51) упорного диска (51) больше, чем наружный диаметр (D33) рабочего колеса (33).
11. Оборудование по п. 9, дополнительно содержащее уплотнение (41), предпочтительно, бесконтактное уплотнение, более предпочтительно, лабиринтное уплотнение, установленное между наружной периферийной кромкой упорного диска (51) и неподвижным элементом указанной распределительной камеры (31).
12. Оборудование по п. 1, дополнительно содержащее уплотнение (41), предпочтительно, бесконтактное уплотнение, более предпочтительно, лабиринтное уплотнение, установленное между наружной периферийной кромкой указанного рабочего колеса (33) и неподвижным элементом указанной распределительной камеры (31).
13. Оборудование по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный вращающийся вал (7) имеет концевую часть большего диаметра, на которой шпоночным креплением закреплено рабочее колесо (33), и часть меньшего диаметра, взаимодействующую с уплотнительным устройством (39), которое уплотняет указанную распределительную камеру (31) относительно вращающегося вала (7), причем кольцевой выступ между частью с меньшим диаметром и частью с большим диаметром образует вспомогательную упорную поверхность (7S), на которую действует давление газа в указанной распределительной камере (31).
14. Способ снижения осевой нагрузки на вращающееся машинное оборудование, содержащее вращающуюся электрическую машину (3), имеющую статор (13), вращающийся вал (7), ротор (11), установленный на указанном вращающемся валу (7) и вращающийся вместе с ним, и охлаждающий вентилятор (23), выполненный с возможностью создания потока сжатого охлаждающего газа через зазор (15) между ротором (11) и статором (13), причем указанный способ включает этапы:
повышения давления газа путем пропускания охлаждающего газа в распределительную камеру (31) для охлаждающего газа, и
создания осевого усилия (AT), действующего на вал (7), посредством давления охлаждающего газа, причем осевое усилие направлено противоположно направлению потока охлаждающего газа через зазор (15) между ротором (11) и статором (13).
15. Способ снижения осевой нагрузки на вращающееся машинное оборудование, содержащее вращающуюся электрическую машину (3), имеющую статор (13), вращающийся вал (7), ротор (11), установленный на указанном вращающемся валу (7) и вращающийся вместе с ним, причем указанный способ включает этапы:
обеспечения охлаждающего вентилятора (23), содержащего вращающееся рабочее колесо (33), имеющее впускное отверстие (33А) и выпускное отверстие (33 В) и расположенное на вращающемся валу (7),
обеспечения вращения указанного рабочего колеса (33) и подачи сжатого охлаждающего газа в распределительную камеру (31) для охлаждающего газа,
подачи охлаждающего газа в направлении потока охлаждающего газа из указанной распределительной камеры (31) в направлении указанных ротора (11) и статора (13),
создания уравновешивающего осевого усилия (AT) посредством указанного сжатого газа в указанной распределительной камере (31), причем указанное уравновешивающее осевое усилие действует на указанный вал (7) в направлении, противоположном направлению потока охлаждающего газа.
16. Способ по п. 14 или 15, в котором вращающееся машинное оборудование дополнительно содержит турбомашину (5), присоединенную к указанной электрической машине (3) предпочтительно посредством нагрузочной муфты (19), причем вентилятор (23) установлен на вращающемся валу (7) напротив указанной турбомашины (5).
17. Способ по п. 16, в котором дополнительно:
ускоряют поток охлаждающего газа в указанном рабочем колесе (33) и увеличивают статическое давление охлаждающего газа от впускного отверстия (33А) к выпускному отверстию (33В) рабочего колеса (33),
замедляют поток охлаждающего газа и увеличивают его статическое давление через диффузор (35), расположенный между выпускным отверстием (33В) рабочего колеса и указанной распределительной камерой (31).
18. Способ по п. 17, в котором дополнительно восстанавливают давление газа ниже по потоку от диффузора (35), чтобы увеличить статическое давление в указанной распределительной камере (31) выше статического давления охлаждающего газа в выпускном отверстии указанного диффузора (35).