專利名稱：制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置。
技術(shù)背景目前，常見的蒸汽壓縮式制冷機進行制冷循環(huán)時，制冷劑蒸發(fā)后以氣態(tài) 形式被壓縮機吸入，經(jīng)壓縮后進入熱交換器，再經(jīng)過節(jié)流裝置或膨脹機(一 般以定流量節(jié)流機構(gòu)(如毛細管)居多實現(xiàn)制冷)完成循環(huán)。這樣，制冷工 質(zhì)一般以過熱狀態(tài)進入壓縮機，工質(zhì)體積有較大膨脹即比容增大，從而使得 實際參與制冷循環(huán)的工質(zhì)質(zhì)量相對減少；在壓縮機輸入功率確定的前提下， 壓縮機為實現(xiàn)制冷必需保證一定的壓縮比，則制冷系統(tǒng)的輸氣量變小，同時 壓縮機主軸和支撐軸承之間運轉(zhuǎn)時存在摩擦力，出現(xiàn)電機的輸入功率小，壓 縮機發(fā)熱等問題，設(shè)備制冷能力降低，壓縮機工作環(huán)境惡劣時，制冷設(shè)備效 率極低，甚至不能正常使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，通過制冷系統(tǒng)排 氣或者外力驅(qū)動，增大壓縮機的輸氣量，有效增加制冷工質(zhì)循環(huán)量，減小電 機運轉(zhuǎn)時的摩擦力，提高了制冷機的制冷量和電機效率。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，所述渦輪增 壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件和驅(qū)動組件，所述低壓渦輪組件設(shè)于軸 承組件的一側(cè)，而驅(qū)動組件設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組件內(nèi)側(cè)中心設(shè)有 一渦輪軸，其軸向兩端延伸進入低壓渦輪組件與驅(qū)動組件的內(nèi)側(cè)，與低壓渦 輪組件與驅(qū)動組件內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動件連接。本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是 一種制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，所述 渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件和驅(qū)動組件，所述低壓渦輪組件 設(shè)于軸承組件的一側(cè)，而驅(qū)動組件設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組件內(nèi)側(cè)中 心設(shè)有一渦輪軸，其軸向兩端延伸進入低壓渦輪組件與驅(qū)動組件的內(nèi)側(cè)，與 低壓渦輪組件與驅(qū)動組件內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動件連接；所述軸承組件為磁懸浮軸承， 其包括設(shè)于渦輪軸推力盤兩側(cè)的軸向平衡磁體和軸向位移傳感器、設(shè)于軸承 組件兩端分別靠近低壓渦輪組件與驅(qū)動組件的徑向平衡磁體和徑向位移傳 感器，所述渦輪軸懸浮于徑向平衡磁體內(nèi)側(cè)；所述低壓渦輪組件包括低壓渦
輪殼體、設(shè)于低壓渦輪殼體徑向中心部位的低壓制冷劑吸氣口、設(shè)于低壓渦 輪殼體外直徑上的低壓制冷劑排氣口以及準確安裝在渦輪軸上的低壓渦輪； 所述驅(qū)動部分為壓縮機高壓排氣驅(qū)動的渦輪增壓器，其包括高壓渦輪殼體、 設(shè)于高壓渦輪殼體外直徑上的高壓制冷劑吸氣口、設(shè)于高壓渦輪殼體上與軸 承組件相對應(yīng)的另一側(cè)的高壓制冷劑排氣口以及準確安裝在渦輪軸上的高 壓渦輪。本發(fā)明更為詳細的技術(shù)方案是 一種制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，所 述渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件和驅(qū)動組件，所述低壓渦輪組 件設(shè)于軸承組件的一側(cè)，而驅(qū)動組件設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組件內(nèi)側(cè) 中心設(shè)有一渦輪軸，其軸向兩端延伸進入低壓渦輪組件與驅(qū)動組件的內(nèi)頂U， 與低壓渦輪組件與驅(qū)動組件內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動件連接；所述軸承組件為磁懸浮軸 承，其包括設(shè)于渦輪軸推力盤兩側(cè)的軸向平衡磁體和軸向位移傳感器、設(shè)于 軸承組件兩端分別靠近低壓渦輪組件與驅(qū)動組件的徑向平衡磁體和徑向位 移傳感器，所述渦輪軸懸浮于徑向平衡磁體內(nèi)側(cè)；所述徑向平衡磁體為圓環(huán) 結(jié)構(gòu)，其圓環(huán)內(nèi)側(cè)均勻分布有多個磁體電極，由纏繞其上的電流引線分成徑 向水平和垂直兩個方向的兩對電磁體；所述徑向、軸向位移傳感器、分別與 相應(yīng)的磁懸浮軸承控制器相連，磁懸浮軸承控制器又分別與相應(yīng)的電磁體相 連；所述磁懸浮軸承控制器與電磁體之間還連接有功率放大器；所述磁懸浮 軸承組件密封設(shè)置；所述低壓渦輪組件包括低壓渦輪殼體、設(shè)于低壓渦輪殼 體徑向中心部位的低壓制冷劑吸氣口、設(shè)于低壓渦輪殼體外直徑上的低壓制 冷劑排氣口以及準確安裝在渦輪軸上的低壓渦輪；所述驅(qū)動部分為壓縮機高 壓排氣驅(qū)動的渦輪增壓器，其包括高壓渦輪殼體、設(shè)于高壓渦輪殼體外直徑 上的高壓制冷劑吸氣口、設(shè)于高壓渦輪殼體上與軸承組件相對應(yīng)的另一側(cè)的 高壓制冷劑排氣口以及準確安裝在渦輪軸上的高壓渦輪。本發(fā)明優(yōu)點是-1. 本發(fā)明將渦輪增壓裝置與制冷系統(tǒng)配合使用，改善制冷循環(huán)，并將 磁懸浮技術(shù)應(yīng)用到該裝置中間的連接軸承部分，降低單位制冷量的功耗。2. 本發(fā)明采用適合制冷工質(zhì)輸送的渦旋葉片，噪聲低、流量大、工質(zhì) 流動流暢均勻，對壓縮機回氣進行有效調(diào)節(jié)。3. 本發(fā)明在中間部位的連接、支撐軸承處采用磁懸浮技術(shù)，大大降低
渦輪增壓裝置運轉(zhuǎn)時軸承部的摩擦損失，改善了軸承系統(tǒng)的運行環(huán)境，不僅 提高系統(tǒng)工作效率，而且延長了主軸的使用壽命。4. 本發(fā)明充分利用渦輪增壓裝置輸氣量大，氣體壓縮比適中的特點， 彌補了壓縮機在大壓縮比的情況下輸氣量小的缺點，在同一功耗下工作的壓 縮機實際輸氣系數(shù)大大提高，使得參加循環(huán)的制冷劑質(zhì)量增加，制冷功率提 高；改善了壓縮機工作環(huán)境，系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，延長制冷設(shè)備使用壽命。5. 本發(fā)明采用磁懸浮支撐軸承技術(shù)，省去油潤滑系統(tǒng)，使得設(shè)備的維 護簡化，可操作性更強。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明軸承徑向平衡磁體的結(jié)構(gòu)示意圖。其中l(wèi)低壓制冷劑吸氣口； 2低壓制冷劑排氣口； 3低壓渦輪殼體；4 軸承組件；5驅(qū)動組件；6低壓渦輪；7渦輪軸；8高壓渦輪殼體；9高壓制 冷劑吸氣口； IO高壓渦輪；ll高壓制冷劑排氣口； 12徑向位移傳感器；13 徑向平衡磁體；14軸向位移傳感器；15軸向平衡磁體；16推力盤；17電流 引線；18磁體電極；19磁懸浮軸承控制器；20功率放大器。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述實施例如圖1至圖3所示， 一種制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，所述 渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件4和驅(qū)動組件5，所述低壓渦輪組件設(shè)于軸承組件4的一側(cè)，而驅(qū)動組件5設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組 件4內(nèi)側(cè)中心設(shè)有一渦輪軸7，其軸向兩端延伸進入低壓渦輪組件與驅(qū)動組 件5的內(nèi)側(cè)，與低壓輪組件與驅(qū)動組件5內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動件連接。驅(qū)動組件5 驅(qū)動渦輪軸7轉(zhuǎn)動工作，低壓渦輪組件為徑向外流式壓氣機。所述低壓渦輪組件包括低壓渦輪殼體3、設(shè)于低壓渦輪殼體3徑向中心 部位的低壓制冷劑吸氣口 1、設(shè)于低壓渦輪殼體3外直徑上的低壓制冷劑排 氣口 2以及準確安裝在渦輪軸7上的低壓渦輪6。所述驅(qū)動部分5為壓縮機高壓排氣驅(qū)動的渦輪增壓器，其包括高壓渦輪 殼體8、設(shè)于高壓渦輪殼體8外直徑上的高壓制冷劑吸氣口 9、設(shè)于高壓渦 輪殼體8上與軸承組件4相對應(yīng)的另一側(cè)的高壓制冷劑排氣口 11以及準確 安裝在渦輪軸7上的高壓渦輪10。經(jīng)壓縮機壓縮后的制冷劑氣體由高壓制冷劑吸氣口 9進入，對高壓渦輪 10作用，由高壓渦輪帶動渦輪軸7來驅(qū)動低壓渦輪6轉(zhuǎn)動。從蒸發(fā)器回來 的制冷劑蒸氣由低壓制冷劑吸氣口 l進入，經(jīng)過低壓渦輪葉片后，再從低壓 制冷劑排氣口 2流出，完成對低壓制冷劑氣體輸送。排出的制冷劑由壓縮機 吸氣口進入壓縮機，壓縮后成為高壓氣態(tài)的制冷劑由高壓制冷劑吸氣口 9送 入高壓渦輪后，由高壓制冷劑排氣口 11排出，進入系統(tǒng)參加制冷循環(huán)。所述軸承組件4為磁懸浮軸承，通過它實現(xiàn)對渦輪軸7的精確定位，并 由渦輪軸7來支撐和連接低壓渦輪組件和驅(qū)動組件5。所述磁懸浮軸承包括 兩個徑向平衡磁體13， 一個軸向平衡磁體15，兩個徑向位移傳感器12， 一 個軸向位移傳感器14。所述磁懸浮軸承組件4密封設(shè)置且該軸承系統(tǒng)不可 承受過多載荷，主要用于精確定位葉輪的位置，使其盡可能靠近渦殼體的輪 廓型線。軸向平衡磁體15設(shè)置在渦輪軸7推力盤16的兩側(cè)，通過對推力盤16 的吸引實現(xiàn)軸向位移的控制，軸向位移傳感器14設(shè)于推力盤16的一側(cè)面。徑向平衡磁體13和徑向位移傳感器12設(shè)于軸承組件4分別靠近低壓渦 輪組件與驅(qū)動組件5的兩端，所述渦輪軸7懸浮于徑向平衡磁體13內(nèi)側(cè)。所述徑向平衡磁體13為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其圓環(huán)內(nèi)側(cè)均勻分布有八個磁體電 極18，由纏繞其上的電流引線17分成徑向水平和垂直兩個方向的兩對電磁 體。所述徑向、軸向位移傳感器12、 14分別與相應(yīng)的磁懸浮軸承控制器19 相連，磁懸浮軸承控制器19又分別與相應(yīng)的電磁體相連；所述磁懸浮軸承 控制器19與電磁體之間還連接有功率放大器20。渦輪軸7在軸向或徑向發(fā)生的位移時，通過軸、徑向位移傳感器14、 12進行監(jiān)控，測量信號被送入磁懸浮軸承控制器19，處理器會根據(jù)模擬信 號大小來產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，經(jīng)過功率放大器20后產(chǎn)生的控制電流改變 軸、徑向平衡磁體之間的吸引力，產(chǎn)生反向軸、徑向位移，實現(xiàn)對渦輪軸7 軸、徑向平衡的控制。使得渦輪軸運轉(zhuǎn)時處于無摩擦，且軸向、徑向平衡的 懸浮狀態(tài)。
本發(fā)明對制冷系統(tǒng)的循環(huán)方式進行了優(yōu)化，充分發(fā)揮渦輪增壓器的壓縮 比小，輸氣量大的特點，彌補壓縮機在高壓縮比情況下輸氣量小的不足，提 高壓縮機輸氣系數(shù)，在同一電功率的情況下，有效增加了系統(tǒng)中實際參加制 冷的制冷劑流量，制冷量大為提高，獲得較高的能效比，同時制冷壓縮機的 使用壽命增加，適用范圍更加廣泛；將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用到渦輪增壓裝置的軸 承系統(tǒng)上，增壓裝置渦輪軸運轉(zhuǎn)時處于無摩擦的懸浮狀態(tài)，不僅提高運行效 率，而且改善渦輪軸運行工況，渦輪軸的使用壽命明顯增加。
權(quán)利要求
1.一種制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，其特征在于所述渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件(4)和驅(qū)動組件(5)，所述低壓渦輪組件設(shè)于軸承組件(4)的一側(cè)，而驅(qū)動組件(5)設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組件(4)內(nèi)側(cè)中心設(shè)有一渦輪軸(7)，其軸向兩端延伸進入低壓渦輪組件與驅(qū)動組件(5)的內(nèi)側(cè)，與低壓渦輪組件與驅(qū)動組件(5)內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動件連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，其特征在于 所述低壓渦輪組件包括低壓渦輪殼體(3)、設(shè)于低壓渦輪殼體(3)徑向中 心部位的低壓制冷劑吸氣口 (1)、設(shè)于低壓渦輪殼體(3)外直徑上的低壓 制冷劑排氣口 (2)以及準確安裝在渦輪軸(7)上的低壓渦輪(6)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，其特征在于 所述驅(qū)動部分(5)為壓縮機高壓排氣驅(qū)動的渦輪增壓器，其包括高壓渦輪 殼體(8)、設(shè)于高壓渦輪殼體(8)外直徑上的高壓制冷劑吸氣口 (9)、設(shè) 于高壓渦輪殼體(8)上與軸承組件(4)相對應(yīng)的另一側(cè)的高壓制冷劑排氣 口 (11)以及準確安裝在渦輪軸(7)上的高壓渦輪(10)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，其特征在于 所述軸承組件(4)為磁懸浮軸承，其包括設(shè)于渦輪軸(7)推力盤(16)兩 側(cè)的軸向平衡磁體(15)和軸向位移傳感器(14)、設(shè)于軸承組件(4)兩端 的徑向平衡磁體(13)和徑向位移傳感器(12),所述渦輪軸(7)懸浮于徑 向平衡磁體(13)內(nèi)側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，其特征在于 所述徑向平衡磁體(13)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其圓環(huán)內(nèi)側(cè)均勻分布有多個磁體電極(18)，由纏繞其上的電流引線(17)分成徑向水平和垂直兩個方向的兩對 電磁體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，其特征在于-所述徑向、軸向位移傳感器(12、 14)分別與相應(yīng)的磁懸浮軸承控制器(19) 相連，磁懸浮軸承控制器(19)又分別與相應(yīng)的電磁體相連；所述磁懸浮軸 承控制器(19)與電磁體之間還連接有功率放大器(20)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，其特征在于 所述磁懸浮軸承組件(4)密封設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制冷機用磁懸浮渦輪增壓裝置，所述渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件和驅(qū)動組件，所述低壓渦輪組件設(shè)于軸承組件的一側(cè)，而驅(qū)動組件設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組件內(nèi)側(cè)中心設(shè)有一渦輪軸，其軸向兩端延伸進入低壓渦輪組件與驅(qū)動組件的內(nèi)側(cè)，與低壓渦輪組件與驅(qū)動組件內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動件連接。本發(fā)明通過制冷系統(tǒng)排氣或者外力驅(qū)動，增大壓縮機的輸氣量，有效增加制冷工質(zhì)循環(huán)量，減小電機運轉(zhuǎn)時的摩擦力，提高了制冷機的制冷量和電機效率。
文檔編號F04D29/05GK101126389SQ20071013360
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者劉明國 申請人:蘇州昆拓冷機有限公司