離心壓縮機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離心壓縮機，其包括電機和第一級壓縮機；所述電機驅(qū)動所述第一級壓縮機運轉(zhuǎn)；所述電機采用徑向靜壓軸承支撐所述電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，采用軸向靜壓軸承對電機轉(zhuǎn)子的軸向力進行平衡；且所述徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承均采用氣體和液體雙相低粘度流體作為潤滑介質(zhì)。本發(fā)明的離心壓縮機，其支撐電機轉(zhuǎn)子的徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承采用低粘度的液體和氣體雙相制冷劑的多孔材料靜壓氣浮軸承，它減少了轉(zhuǎn)子的徑向和軸向的晃動，因此，允許把葉輪的葉片頂部與蝸殼之間的間隙和密封間隙減少一半，從而提高了離心壓縮機效率10個百分點以上。
【專利說明】
離心壓縮機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及中央空調(diào)的零部件，尤其涉及一種離心壓縮機。
【背景技術(shù)】
[0002]離心壓縮機廣泛應用于大中型中央空調(diào)，它由葉輪、擴壓器、蝸殼、電機、軸承和機座等組成。電機的轉(zhuǎn)軸由軸承支撐。電機驅(qū)動葉輪，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪增加了制冷劑氣體的能量，擴壓器把其中的動能轉(zhuǎn)化為壓力，蝸殼沿擴壓器的外周收集被壓縮的氣體并排出離心壓縮機。離心壓縮機葉輪是中央空調(diào)系統(tǒng)中的高速旋轉(zhuǎn)部件，它的可靠性決定了空調(diào)機組的可靠性，而離心壓縮機的可靠性又由支撐其轉(zhuǎn)子的軸承的可靠性決定。
[0003]離心壓縮機小型化面臨的挑戰(zhàn)是雷諾數(shù)減少引起的摩擦損失的增加，葉尖間隙和密封漏氣損失的增加。由于制造的原因，小型離心機的葉輪必須是開式，葉尖和密封漏氣損失的增加遠超過摩擦損失的增加。因此，提高小型離心機效率的必經(jīng)途徑是減少漏氣損失，而減少漏氣損失的途徑是葉尖間隙和密封間隙的尺寸，這就需要減少轉(zhuǎn)子在軸承中的晃動。
[0004]隨著空調(diào)機組額定制冷量的減少，離心壓縮機的轉(zhuǎn)速增加，對軸承提出了更高的要求。普通油膜滑動軸承隨轉(zhuǎn)速提高損失急劇增加，滾珠軸承受到轉(zhuǎn)速限制，磁懸浮軸承雖沒有摩擦損失，但起停狀態(tài)軸心晃動大，難以應用于小型空調(diào)機組。
[0005]由于轉(zhuǎn)速的提高，受到電機轉(zhuǎn)子材料強度的限制，高速永磁電機的尺寸必須減少，也就是電機的功率密度明顯提高，單位體積的發(fā)熱量增加，傳統(tǒng)的在電機殼外部增加水套冷卻的方式已難以有效冷卻電機定子，而對轉(zhuǎn)子的冷卻則毫無辦法。
[0006]靜壓軸承是現(xiàn)有軸承技術(shù)中同時具有高轉(zhuǎn)速和高軸心位置精度的支撐結(jié)構(gòu)，具有在小型壓縮機中應用的前景。靜壓軸承有時被稱為外部加壓軸承，分為液體靜壓軸承和氣體靜壓軸承，它將高壓流體充入軸承和載荷(如旋轉(zhuǎn)軸)之間的間隙，形成高壓油膜或氣膜托起載荷。靜壓軸承的優(yōu)點在于無論載荷是否靜止或運動(旋轉(zhuǎn))，軸承和載荷都被油膜或氣膜隔開，因此采用靜壓軸承的設(shè)備運行平穩(wěn)，在機器起停和正常運行時幾乎無摩擦。缺點是需要外部加壓設(shè)備。
[0007]雖然液體或氣體都可以作為靜壓軸承的工作介質(zhì)，但液體靜壓軸承和氣體靜壓軸承在設(shè)計和結(jié)構(gòu)上有著不可跨越的區(qū)別。如果液體靜壓軸承用氣體供氣，或氣體靜壓軸承用液體供液，軸承都不會有承載能力。液體軸承由于采用潤滑油作為工作介質(zhì)，它的高密度和高粘性都要求較厚的油膜厚度，也就是軸承間隙較大，同時高粘度流體在高速旋轉(zhuǎn)的軸承中會產(chǎn)生較大的損失造成軸承發(fā)熱損壞，不適合在小型高速離心機中應用。與此相反，氣浮靜壓軸承的間隙非常小，常常不到液體靜壓軸承間隙的1/10，采用低密度流體供氣則會降低損失和發(fā)熱。
[0008]因此，有必要提供一種小型高效離心壓縮機組，其高能量密度電機可以得到有效冷卻，其轉(zhuǎn)子不僅具有高回轉(zhuǎn)精度而且具有高軸向位置精度，以保證具有比現(xiàn)有壓縮機技術(shù)更小葉尖和密封間隙的離心葉輪安全高速工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明目的是提供一種離心壓縮機，以解決離心壓縮機小型化后引起的效率下降問題。
[0010]本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:一種離心壓縮機，其包括電機和第一級壓縮機；
[0011 ]所述電機驅(qū)動所述第一級壓縮機運轉(zhuǎn)；
[0012]所述電機采用徑向靜壓軸承支撐所述電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，采用軸向靜壓軸承對電機轉(zhuǎn)子的軸向力進行平衡;且所述徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承均采用氣體和液體雙相低粘度流體作為潤滑介質(zhì)。
[0013]可選的，所述離心壓縮機還包括第二級壓縮機，所述電機為雙輸出電機，且所述電機還驅(qū)動所述第二級壓縮機運轉(zhuǎn)。
[0014]可選的，所述電機包括電機殼和徑向軸承座；
[0015]所述電機殼包括殼體部和端蓋部;所述殼體部呈圓筒狀，所述端蓋部設(shè)置于所述殼體部的左端，并封閉所述殼體部左端的開口；所述徑向軸承座固定于所述殼體部的右端，并封閉所述殼體部右端的開口 ；
[0016]所述電機殼內(nèi)可轉(zhuǎn)動地設(shè)置有轉(zhuǎn)子；
[0017]所述徑向軸承座中沿左右方向開設(shè)有右通孔，所述徑向軸承座的右通孔的內(nèi)壁面上開設(shè)有右氣液槽，而且所述右通孔內(nèi)設(shè)置有右徑向靜壓軸承的右多孔材料襯套，所述轉(zhuǎn)子的右端設(shè)置于所述右多孔材料襯套內(nèi)；
[0018]所述端蓋部中沿左右方向開設(shè)有左通孔，所述端蓋部的左通孔的內(nèi)壁面上開設(shè)有左氣液槽，而且所述左通孔內(nèi)設(shè)置有左徑向靜壓軸承的左多孔材料襯套，所述轉(zhuǎn)子的左端設(shè)置于所述左多孔材料襯套內(nèi)；
[0019]所述轉(zhuǎn)子的左端還通過軸向靜壓軸承支撐于所述端蓋部上；
[0020]所述左徑向靜壓軸承、右徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承均為由低粘度的氣態(tài)和液態(tài)雙相流體作為潤滑介質(zhì)的多孔材料靜壓軸承；
[0021]所述第一級壓縮機包括第一蝸殼和第一葉輪;所述第二級壓縮機包括第二蝸殼和第二葉輪;所述第一蝸殼固定于所述端蓋部上，并位于所述端蓋部的左側(cè)，所述第一葉輪固定于所述電機的轉(zhuǎn)子的左端，并位于所述第一蝸殼內(nèi)；所述第二蝸殼固定于所述徑向軸承座上，且位于所述徑向軸承座的右側(cè)，所述第二葉輪固定于所述電機的轉(zhuǎn)子的右端，并位于所述第二蝸殼內(nèi)。
[0022]可選的，所述第一葉輪和第二葉輪均為開式葉輪，所述第一葉輪的葉片頂部與所述第一蝸殼的間隙小于10um;所述第二葉輪的葉片頂部與所述第二蝸殼的間隙小于10um0
[0023]可選的，所述電機還包括定子，所述定子位于所述轉(zhuǎn)子和殼體部之間，所述定子由硅鋼片和線圈組成，所述線圈纏繞于所述硅鋼片上;所述殼體部的內(nèi)壁面上形成有環(huán)形槽，所述環(huán)形槽的軸心線與所述殼體部的軸心線重合，且所述硅鋼片的左右方向的寬度大于所述環(huán)形槽左右方向上的寬度，所述硅鋼片安裝于所述殼體部的內(nèi)壁，并覆蓋所述環(huán)形槽，由此在所述硅鋼片和所述電機殼內(nèi)壁面之間形成空腔;所述殼體部上還開設(shè)有用于低粘度雙相流體進入的進入通道和用于低粘度雙相流體排出的排出通道;所述進入通道與所述環(huán)形槽連通;所述殼體部上還開設(shè)有左冷卻通道和右冷卻通道;所述左冷卻通道的一端與所述進入通道連通，另一端連通于所述定子左側(cè)的容置空間；所述右冷卻通道的一端與所述進入通道連通，另一端連通于所述定子右側(cè)的容置空間。
[0024]可選的，所述徑向軸承座上開設(shè)有右氣體通道，所述右氣體通道與所述右氣液槽連通;所述端蓋部上開設(shè)有左氣體通道，所述左氣體通道與所述左氣液槽連通。
[0025]可選的，所述軸向靜壓軸承包括兩個推力軸承、調(diào)整環(huán)和推力盤;所述推力軸承均包括碟形座和多孔材質(zhì)環(huán);所述碟形座上開設(shè)有容置槽，所述多孔材質(zhì)環(huán)設(shè)置于所述容置槽內(nèi)；且所述多孔材質(zhì)環(huán)內(nèi)開設(shè)有流體通道;所述碟形座內(nèi)開設(shè)有氣體通道;所述氣體通道與所述流體通道連通;所述兩個推力軸承的多孔材質(zhì)環(huán)相對設(shè)置，所述調(diào)整環(huán)位于所述兩個推力軸承的蝶形座之間；所述推力盤固定于所述轉(zhuǎn)子上，并位于所述兩個推力軸承的多孔材質(zhì)環(huán)之間。
[0026]可選的，所述離心壓縮機還包括供氣系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括冷凝器和加熱罐;所述冷凝器的進口與所述第二級壓縮機的出口連通，所述加熱罐的進口與所述冷凝器的出口連通，所述加熱罐的出口與所述徑向靜壓軸承的氣液槽和軸向靜壓軸承的氣體通道連通。
[0027]可選的，所述供氣系統(tǒng)還包括存儲罐，所述加熱罐的出口通過第一單向閥與所述存儲罐的進口連通，所述存儲罐的出口與所述徑向靜壓軸承的氣液槽和軸向靜壓軸承的氣體通道連通;所述第二級壓縮機的出口還通過第二單向閥與所述存儲罐的進口連通;所述第一單向閥僅允許氣體從加熱罐流動至存儲罐;所述第二單向閥僅允許氣體從第二級壓縮機流入存儲罐。
[0028]本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明的離心壓縮機，其包括電機，且所述電機中，支撐電機轉(zhuǎn)子的徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承采用低粘度的液體和氣體雙相制冷劑的多孔材料靜壓氣浮軸承，它減少了轉(zhuǎn)子的徑向和軸向的晃動，因此，允許把葉輪的葉片頂部與蝸殼之間的間隙和密封間隙減少一半(減少至小于10um)，從而提高了離心壓縮機效率10個百分點以上;而且進入到徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承中的液體還具有增加徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承的承載力和冷卻徑向靜壓軸承、軸向靜壓軸承及電機轉(zhuǎn)子的作用。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明離心壓縮機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的供氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明的電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明的徑向軸承座的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明的軸向靜壓軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為本發(fā)明的推力軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖中標記示意為:1-徑向軸承座;2-殼體部;3-端蓋部;4-硅鋼片;5-線圈；6_環(huán)形槽;7-進入通道;8-排出通道;9-左冷卻通道；10-右冷卻通道；11-轉(zhuǎn)子；12-右多孔材料襯套；13-左多孔材料襯套;14-右密封;15-軸向靜壓軸承；16-左密封;17-調(diào)整環(huán)；18-碟形座；19-多孔材質(zhì)環(huán);20-推力盤;21-第一蝸殼;22-第一葉輪;23-第二蝸殼;24-第二葉輪;31_7令凝器;32-加熱罐;33-存儲罐;34-第一單向閥；35-第二單向閥；36-第一開關(guān)閥；37-第二開關(guān)閥；38-經(jīng)濟器;39-電子膨脹閥。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步闡述。
[0037]實施例1
[0038]本實施例提供了一種離心壓縮機，尤其是一種小型離心壓縮機，其包括電機、第一級壓縮機和/或第二級壓縮機。
[0039]所述電機驅(qū)動所述第一級壓縮機和第二級壓縮機運轉(zhuǎn)，本實施例中，所述電機為高速永磁電機，且所述高速永磁電機采用徑向靜壓軸承支撐所述電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，采用軸向靜壓軸承對電機轉(zhuǎn)子的軸向力進行平衡;且所述徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承均采用氣體和液體雙相低粘度流體作為潤滑介質(zhì)。
[0040]本實施例中，當其僅包括第一級壓縮機時，所述離心壓縮機為單級壓縮機，當其包括第一級壓縮機和第二級壓縮機時，其為雙級壓縮機，此時，所述電機為雙輸出電機，且所述第一級壓縮機設(shè)置于所述電機的左端，所述第二級壓縮機設(shè)置于所述電機的右端。
[0041]優(yōu)選地，所述電機包括電機殼和徑向軸承座I;
[0042]所述電機殼包括殼體部2和端蓋部3，所述殼體部呈圓筒狀，在所述殼體部中，沿所述殼體部的軸向形成有貫通所述殼體部的容置空間，所述端蓋部設(shè)置于所述殼體部的左端，并封閉所述殼體部左端的開口，本實施例中，所述殼體部與所述端蓋部可以一體成型，例如通過壓力鑄造的方法形成所述電機殼。
[0043]所述徑向軸承座固定于所述電機殼(殼體部)的右端，并封閉所述殼體部右端的開口，本實施例中，所述電機殼與所述徑向軸承座一起將所述容置空間封閉，從而防止進入所述容置空間內(nèi)的雙相低粘度流體中的氣體不會泄漏至所述容置空間的外部。
[0044]所述電機殼的內(nèi)壁上安裝有定子，本實施例中，所述定子由硅鋼片4和線圈5組成，所述線圈纏繞于所述硅鋼片上；在硅鋼片外側(cè)的線圈形成為所述定子的端部;所述硅鋼片的部分與所述電機殼熱裝配合，即所述硅鋼片可以將其產(chǎn)生的熱量傳導至所述電機殼。本實施例中，所述殼體部的內(nèi)壁面上形成有環(huán)形槽6，所述環(huán)形槽的軸心線與所述殼體部的軸心線重合，且所述硅鋼片的左右方向的寬度大于所述環(huán)形槽左右方向上的寬度，當將所述硅鋼片安裝于所述殼體部的內(nèi)壁時，所述硅鋼片覆蓋所述環(huán)形槽，并且在所述硅鋼片和所述電機殼內(nèi)壁面之間形成空腔，所述空腔即為所述環(huán)形槽。此時，所述空腔可以用于儲存低粘度雙相流體。
[0045]本實施例中，為將低粘度雙相流體供應于所述環(huán)形槽，所述電機殼上還開設(shè)有用于低粘度雙相流體進入的進入通道7和用于低粘度雙相流體排出的排出通道8;所述進入通道與所述環(huán)形槽連通;所述排出通道與蒸發(fā)器連接，從而可以使得電機殼中的壓力等于蒸發(fā)器的飽和壓力。
[0046]本實施例中，為實現(xiàn)對所述定子的端部進行冷卻，所述殼體部上還開設(shè)有左冷卻通道9和右冷卻通道10;所述左冷卻通道的一端與所述進入通道連通，另一端連通于所述定子左側(cè)的容置空間；所述右冷卻通道的一端與所述進入通道連通，另一端連通于所述定子右側(cè)的容置空間，當通過所述進入通道供應低粘度雙相流體時，所述低粘度雙相流體可以進入所述定子的左右兩側(cè)，從而可以有效地對所述定子左右兩側(cè)的端部進行冷卻。
[0047]本實施例中，所述電機殼內(nèi)還設(shè)置有轉(zhuǎn)子11，所述轉(zhuǎn)子同軸地設(shè)置于所述定子內(nèi)。本實施例中，所述轉(zhuǎn)子的兩端分別通過左徑向靜壓軸承和右徑向靜壓軸承支撐于電機殼上，且所述轉(zhuǎn)子的左端通過軸向靜壓軸承支撐于電機殼上，從而所述轉(zhuǎn)子在所述徑向靜壓軸承的支撐下，能夠在電機定子內(nèi)高速轉(zhuǎn)動，而且在所述軸向靜壓軸承的支撐下，承載左右兩個方向的軸向推力，使得所述轉(zhuǎn)子的軸向位置具有較高的精度。
[0048]所述右徑向靜壓軸承包括右多孔材料襯套12，本實施例中，所述徑向軸承座中沿左右方向開設(shè)有右通孔，所述徑向軸承座的右通孔的內(nèi)壁面上開設(shè)有右氣液槽，而且所述右多孔材料襯套設(shè)置于所述右通孔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子的右端設(shè)置于所述右多孔材料襯套內(nèi)，從而使得高溫高壓的氣液雙相制冷劑能夠從右氣液槽滲透過多孔材料進入到右徑向靜壓軸承與轉(zhuǎn)子之間的微小間隙，在間隙中氣體和液體制冷劑共同提供對轉(zhuǎn)子的支撐，由于液體不可壓，它比完全氣體軸承具有更高的承載力和剛度。進入到間隙的流量與多孔材料兩邊的壓力差有關(guān)，減壓的過程也是降溫的過程，一部分液體制冷劑會因減壓而氣化得到低溫氣體制冷劑和液體制冷劑，從而冷卻該右徑向靜壓軸承和轉(zhuǎn)子。
[0049]所述左徑向靜壓軸承包括左多孔材料襯套13，本實施例中，所述端蓋部中沿左右方向開設(shè)有左通孔，所述端蓋部的左通孔的內(nèi)壁面上開設(shè)有左氣液槽，而且所述左多孔材料襯套設(shè)置于所述左通孔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子的左端設(shè)置于所述左多孔材料襯套內(nèi)，從而使得高溫高壓的氣液雙相制冷劑能夠從左氣液槽滲透過多孔材料進入到左徑向靜壓軸承與轉(zhuǎn)子之間的微小間隙，在間隙中氣體和液體制冷劑共同提供對轉(zhuǎn)子的支撐，由于液體不可壓，它比完全氣體軸承具有更高的承載力和剛度。進入到間隙的流量與多孔材料兩邊的壓力差有關(guān)，減壓的過程也是降溫的過程，一部分液體制冷劑會因減壓而氣化得到低溫氣體制冷劑和液體制冷劑，從而冷卻該左徑向靜壓軸承和轉(zhuǎn)子。
[0050]本實施例中，所述徑向軸承座上開設(shè)有右氣體通道，所述右氣體通道與所述右氣液槽連通，同時，所述端蓋部上開設(shè)有左氣體通道，所述左氣體通道與所述左氣液槽連通。
[0051]本實施例中，為實現(xiàn)對所述右徑向靜壓軸承的密封，所述高速永磁電機還包括右密封14，所述右密封固定于所述徑向軸承座上;本實施例中，所述右密封可以為密封件或密封環(huán)，當所述右密封為密封蓋時，所述右密封覆蓋所述轉(zhuǎn)子的右端和右徑向靜壓軸承，此時所述電機為單輸出電機，即所述電機的轉(zhuǎn)子的左端能夠輸出動力；當所述右密封為密封環(huán)時，所述轉(zhuǎn)子的右端從所述密封環(huán)內(nèi)穿出，此時所述電機的轉(zhuǎn)子的右端也能夠?qū)崿F(xiàn)動力的輸出，所述密封環(huán)與所述電機的轉(zhuǎn)子密封接觸。
[0052]本實施例中，所述軸向靜壓軸承15包括相對設(shè)置的兩個推力軸承組成，所述兩個推力軸承之間設(shè)置有調(diào)整環(huán)17，所述推力軸承均包括碟形座18和多孔材質(zhì)環(huán);所述調(diào)整環(huán)設(shè)置于兩個蝶形座18之間，以通過調(diào)整所述調(diào)整環(huán)17的厚度，實現(xiàn)兩個推力軸承之間的距離的調(diào)節(jié);所述碟形座上開設(shè)有容置槽，所述多孔材質(zhì)環(huán)設(shè)置于所述容置槽內(nèi)；且所述多孔材質(zhì)環(huán)19內(nèi)開設(shè)有流體通道;所述碟形座內(nèi)開設(shè)有氣體通道;所述氣體通道與所述流體通道連通，從而使得進入所述氣體通道內(nèi)的高溫高壓飽和氣體在冷卻成低粘度雙相流體后，能夠進入所述氣體通道，從而穿過所述多孔材質(zhì)環(huán)。
[0053]本實施例中，所述兩個推力軸承的多孔材質(zhì)環(huán)相對設(shè)置，所述兩個推力軸承的多孔材質(zhì)環(huán)之間設(shè)置有推力盤20，即所述推力盤位于兩個相對放置的推力軸承之間的空腔內(nèi)，且所述轉(zhuǎn)子包括一軸肩，所述轉(zhuǎn)子穿過所述推力盤，所述推力盤與所述軸向相配合，并固定于所述轉(zhuǎn)子上，從而通過控制所述推力盤的位置實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的軸向位置的限制。
[0054]當?shù)驼扯入p相流體進入穿過所述多孔材質(zhì)環(huán)之后，進入到多孔材質(zhì)環(huán)和推力盤之間的間隙，從而可以使推力盤保持在不與推力軸承的多孔材質(zhì)環(huán)接觸的位置，進而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的軸向位置的限定;本實施例中，所述流體通道從所述多孔材質(zhì)環(huán)的圓周面沿其徑向向內(nèi)延伸。
[0055]所述軸向靜壓軸承位于所述左徑向靜壓軸承的左側(cè)，本實施例中，為實現(xiàn)對所述左徑向靜壓軸承的密封，所述高速永磁電機還包括左密封，所述左密封固定于所述端蓋部上，且所述左密封16為密封環(huán)，所述轉(zhuǎn)子的左端從所述密封環(huán)內(nèi)穿出，此時所述電機的轉(zhuǎn)子的左端能夠?qū)崿F(xiàn)動力的輸出，所述密封環(huán)與所述電機的轉(zhuǎn)子密封接觸。
[0056]所述第一級壓縮機包括第一蝸殼和第一葉輪;所述第二級壓縮機包括第二蝸殼和第二葉輪;所述第一蝸殼固定于所述端蓋部上，并位于所述端蓋部的左側(cè)，所述第一葉輪固定于所述電機的轉(zhuǎn)子的左端，并位于所述第一蝸殼內(nèi)，當所述電機驅(qū)動所述第一葉輪轉(zhuǎn)動時，第一葉輪能夠使得進入所述第一蝸殼內(nèi)的制冷劑被壓縮;本實施例中，所述第二蝸殼固定于所述徑向軸承座上，且位于所述徑向軸承座的右側(cè)，所述第二葉輪固定于所述電機的轉(zhuǎn)子的右端，并位于所述第二蝸殼內(nèi)，當所述電機驅(qū)動所述第二葉輪轉(zhuǎn)動時，所述第二葉輪能夠使得進入所述第二蝸殼內(nèi)的制冷劑被壓縮;而且更優(yōu)選地，所述第一葉輪和第二葉輪均為開式葉輪，并且所述葉輪的葉片頂部與所述蝸殼的間隙小于lOOum，由此，使得本發(fā)明的離心壓縮機的效率相比于現(xiàn)有技術(shù)提高10%以上。
[0057]本實施例中，為實現(xiàn)對所述徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承的供氣，所述離心壓縮機還包括供氣系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括冷凝器31和加熱罐32;所述冷凝器的進口與所述第二級壓縮機的出口連通，所述加熱罐的進口與所述冷凝器的出口連通，所述加熱罐的出口與所述徑向靜壓軸承的氣液槽和軸向靜壓軸承的氣體通道連通。
[0058]所述加熱罐用于加熱其中的低粘度雙相流體，以提高流體的飽和溫度，雙相流體的特性表明:高的飽和溫度對應著高的飽和壓力;所述加熱罐中裝有擋液板以調(diào)整對靜壓軸承(包括左徑向靜壓軸承，右徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承)的供氣的含液量。
[0059]對于徑向靜壓軸承而言，來自加熱罐的飽和氣體進入到徑向靜壓軸承的氣液槽；即所述加熱罐的氣體出口與所述徑向靜壓軸承的氣液槽(或者氣體通道)連通，由于徑向靜壓軸承的溫度均低于加熱罐的溫度，氣體制冷劑(低粘度雙相流體的一個例子)在此冷卻成為氣液兩相流體。經(jīng)過徑向靜壓軸承的多孔材料襯套，氣液兩相流體進入到徑向靜壓軸承與轉(zhuǎn)子之間的微小間隙。在徑向靜壓軸承的兩端，間隙中的氣體壓力降為冷凝器中的飽和壓力。在間隙的軸向中心位置壓力較高，隨著氣液兩相流體在間隙中向兩端流動，壓力逐步降低，液體氣化，冷卻徑向靜壓軸承和轉(zhuǎn)子。
[0060]對于軸向靜壓軸承而言，來自加熱罐的飽和氣體進入到軸向靜壓軸承的氣體通道，即所述加熱罐的氣體出口與所述軸向靜壓軸承的氣體通道連通，由于軸向靜壓軸承的溫度均低于加熱罐的溫度，氣體制冷劑在此冷卻成為氣液兩相流體。經(jīng)過軸向靜壓軸承的多孔材料環(huán)，氣液兩相流體進入到靜壓軸承與推力盤之間的微小間隙。在軸向靜壓軸承的邊緣，間隙中的氣體壓力降為冷凝器中的飽和壓力。在間隙的徑向中心位置壓力較高，隨著氣液兩相流體在間隙中向兩端流動，壓力逐步降低，液體氣化，冷卻靜壓軸承和推力盤。
[0061]當然，本實施例中，也可以使用存儲罐33對加熱罐出口所排出的高溫氣體制冷劑進行緩沖，且所述加熱罐和存儲罐之間設(shè)置有第一單向閥34，所述第一單向閥僅允許氣體從加熱罐流動至存儲罐;此時，所述加熱罐的出口通過第一單向閥與所述存儲罐的進口連通，所述存儲罐的出口與所述徑向靜壓軸承的氣液槽和軸向靜壓軸承的氣體通道連通。
[0062]本實施例中，當所述第二級壓縮機排出的氣體制冷劑的壓力較高時，可以直接對徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承進行供氣，本實施例中，所述第二級壓縮機的出口通過第二單向閥35連接至所述存儲罐的進口，所述第二單向閥僅允許流體從第二級壓縮機進入存儲罐。
[0063]為對從所述冷凝器向所述加熱罐流入的流體進行通斷控制，本實施例中，所述冷凝器的出口通過第一開關(guān)閥36與加熱罐的入口連通，且所述經(jīng)濟器的出口通過第二開關(guān)閥37與加熱罐的入口連通，此時，本實施例的供氣系統(tǒng)的工作原理為:
[0064]第一步:在所述離心壓縮機運轉(zhuǎn)之前，所述供氣系統(tǒng)處于同一個壓力，但是由于經(jīng)濟器38的位置較低，而且加熱罐的位置比經(jīng)濟器的位置還要低，制冷劑液體由于重力作用存儲在經(jīng)濟器中，然后打開第一開關(guān)閥和第二開關(guān)閥為加熱罐補液，補液完成后，關(guān)閉第一開關(guān)閥和第二開關(guān)閥；
[0065]第二步:加熱罐通電以加熱制冷劑，制冷劑溫度升高，壓力也同時升高；
[0066]第三步:隨著加熱罐中壓力升高，第一單向閥導通，加熱罐中的氣體和液體雙相制冷劑進入存儲罐，存儲罐立即向徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承供入氣體和液體雙相制冷劑。由于徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承耗氣量遠小于加熱罐產(chǎn)生的高壓流體，存儲罐中有氣體和液體雙相制冷劑結(jié)存。與此同時，加熱罐中的液位下降，但由于制冷劑氣體的單位質(zhì)量的體積大約為液體的100倍，加熱罐的液位下降緩慢。加熱罐繼續(xù)加熱，加熱罐和存儲罐中的壓力繼續(xù)上升達到軸承正常工作壓力。
[0067]第四步:加熱罐斷電，第一單向閥自動關(guān)閉，電機通電啟動。
[0068]第五步:隨著電機的啟動，離心壓縮機處于工作狀態(tài)，冷凝器-蒸發(fā)器回路工作，蒸發(fā)器中的溫度壓力同時降低，徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承的排氣回路的壓力同時降低，使得徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承的供氣與排氣之間的壓差增加，但隨著存儲罐中氣體的減少，存儲罐中壓力降低，徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承進出口壓差也在降低;第一單向閥自動打開為存儲罐補充液體，液氣體化造成加熱罐和存儲罐中壓力和溫度的降低；
[0069]第六步:離心壓縮機正常工作后，如果第二級壓縮機的排氣壓力大于存儲罐中的壓力，則第二級壓縮機經(jīng)第二單向閥為存儲罐充氣，存儲罐繼續(xù)為軸承供氣；
[0070]第七步:當加熱罐中的液位低于一定值時，第二開關(guān)閥短暫緩慢打開降低加熱罐中的壓力，然后關(guān)閉第二開關(guān)閥，打開第一開關(guān)閥為加熱罐補充液體至指定高度;啟動加熱罐中的加熱器至指定溫度/壓力。加熱罐及補液過程的設(shè)計保證補液過程中存儲罐持續(xù)為軸承供氣。
[0071]第八步:電機斷電后，離心壓縮機停止轉(zhuǎn)動，關(guān)閉第一開關(guān)閥和第二開關(guān)閥。
[0072]本實施例中，所述低粘度雙相流體可以為制冷劑，制冷劑具有粘性系數(shù)低的特點，制冷劑氣化時，能夠得到低溫的氣體制冷劑，從而對使用電機定子和轉(zhuǎn)子進行冷卻。
[0073]從所述徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承所排出的氣體制冷劑和液體制冷劑，以及冷卻所述電機的定子的制冷劑，通過排出通道進入蒸發(fā)器，并通過蒸發(fā)器進入所述第一級壓縮機。
[0074]為實現(xiàn)對所述電機的定子的冷卻，所述供氣系統(tǒng)還包括經(jīng)濟器，所述經(jīng)濟器的進口與所述冷凝器的出口連通，優(yōu)選地，所述冷凝器的出口通過電子膨脹閥39與所述經(jīng)濟器的進口連通，所述經(jīng)濟器的出口通過電子膨脹閥與所述電機的進入通道連通，以將氣體和液體雙向制冷劑供入電機內(nèi)，用于對電機的定子進行冷卻。
[0075]本實施例中，所述經(jīng)濟器的出口還與所述第二級壓縮機的進口連通，且所述經(jīng)濟器的出口還通過電子膨脹閥與所述蒸發(fā)器的進口連通，所述蒸發(fā)器的出口與所述第一級壓縮機的進口連通，以實現(xiàn)本離心壓縮機的氣體和液體雙相制冷劑的循環(huán)。
[0076]本發(fā)明的小型離心壓縮機具有旋轉(zhuǎn)速度高和葉輪為開式的特點，開式葉輪葉頂?shù)拈g隙由軸承間隙決定，同一種軸承技術(shù)無論葉輪大小都要求同樣尺寸的葉頂間隙，這導致小型開式葉輪頂部的漏氣占葉輪流量的百分比顯著增加，降低了小型離心機的效率。本發(fā)明的開始葉輪的頂部的漏氣能夠減少一半，由此使得小型離心壓縮機的效率提升10個百分點以上。
[0077]本發(fā)明的離心壓縮機，其電機的轉(zhuǎn)子采用汽液雙相靜壓軸承支撐，而且采用永磁轉(zhuǎn)子以減少轉(zhuǎn)子的能量損失和發(fā)熱；制冷劑為靜壓軸承進行潤滑和為電機冷卻；由于徑向靜壓軸承的高回轉(zhuǎn)精度和軸向靜壓軸承的高軸向位置精度，它允許離心壓縮機的開式葉輪采用比現(xiàn)有技術(shù)更小的葉尖和密封間隙，減少離心壓縮機的漏氣，提高離心壓縮機的性能?？梢姳景l(fā)明的離心壓縮機解決了普通靜壓氣浮軸承在制冷壓縮機中采用氣體制冷劑供氣面臨的問題，即當軸承溫度或電機溫度低于供氣溫度時，制冷劑會冷卻變成液體，使氣體靜壓軸承失效。本發(fā)明采用多孔材料雙相靜壓軸承，這樣無論軸承供氣是氣體、液體或汽液雙相，離心壓縮機都可以安全高速旋轉(zhuǎn)，并且液體在軸承中氣化提高了軸承的承載力，還實現(xiàn)了對軸承和壓縮機轉(zhuǎn)子的冷卻。
[0078]以上實施例的先后順序僅為便于描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0079]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種離心壓縮機，其特征在于，包括電機和第一級壓縮機； 所述電機驅(qū)動所述第一級壓縮機運轉(zhuǎn)； 所述電機采用徑向靜壓軸承支撐所述電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，采用軸向靜壓軸承對電機轉(zhuǎn)子的軸向力進行平衡;且所述徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承均采用氣體和液體雙相低粘度流體作為潤滑介質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心壓縮機，其特征在于，還包括第二級壓縮機，所述電機為雙輸出電機，且所述電機還驅(qū)動所述第二級壓縮機運轉(zhuǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心壓縮機，其特征在于，所述電機包括電機殼和徑向軸承座； 所述電機殼包括殼體部和端蓋部;所述殼體部呈圓筒狀，所述端蓋部設(shè)置于所述殼體部的左端，并封閉所述殼體部左端的開口；所述徑向軸承座固定于所述殼體部的右端，并封閉所述殼體部右端的開口； 所述電機殼內(nèi)可轉(zhuǎn)動地設(shè)置有轉(zhuǎn)子； 所述徑向軸承座中沿左右方向開設(shè)有右通孔，所述徑向軸承座的右通孔的內(nèi)壁面上開設(shè)有右氣液槽，而且所述右通孔內(nèi)設(shè)置有右徑向靜壓軸承的右多孔材料襯套，所述轉(zhuǎn)子的右端設(shè)置于所述右多孔材料襯套內(nèi)； 所述端蓋部中沿左右方向開設(shè)有左通孔，所述端蓋部的左通孔的內(nèi)壁面上開設(shè)有左氣液槽，而且所述左通孔內(nèi)設(shè)置有左徑向靜壓軸承的左多孔材料襯套，所述轉(zhuǎn)子的左端設(shè)置于所述左多孔材料襯套內(nèi)； 所述轉(zhuǎn)子的左端還通過軸向靜壓軸承支撐于所述端蓋部上； 所述左徑向靜壓軸承、右徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承均為由低粘度的氣態(tài)和液態(tài)雙相流體作為潤滑介質(zhì)的多孔材料靜壓軸承； 所述第一級壓縮機包括第一蝸殼和第一葉輪;所述第二級壓縮機包括第二蝸殼和第二葉輪;所述第一蝸殼固定于所述端蓋部上，并位于所述端蓋部的左側(cè)，所述第一葉輪固定于所述電機的轉(zhuǎn)子的左端，并位于所述第一蝸殼內(nèi)；所述第二蝸殼固定于所述徑向軸承座上，且位于所述徑向軸承座的右側(cè)，所述第二葉輪固定于所述電機的轉(zhuǎn)子的右端，并位于所述第二蝸殼內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心壓縮機，其特征在于，所述第一葉輪和第二葉輪均為開式葉輪，所述第一葉輪的葉片頂部與所述第一蝸殼的間隙小于10um;所述第二葉輪的葉片頂部與所述第二蝸殼的間隙小于10um05.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心壓縮機，其特征在于，所述電機還包括定子，所述定子位于所述轉(zhuǎn)子和殼體部之間，所述定子由硅鋼片和線圈組成，所述線圈纏繞于所述硅鋼片上；所述殼體部的內(nèi)壁面上形成有環(huán)形槽，所述環(huán)形槽的軸心線與所述殼體部的軸心線重合，且所述硅鋼片的左右方向的寬度大于所述環(huán)形槽左右方向上的寬度，所述硅鋼片安裝于所述殼體部的內(nèi)壁，并覆蓋所述環(huán)形槽，由此在所述硅鋼片和所述電機殼內(nèi)壁面之間形成空腔;所述殼體部上還開設(shè)有用于低粘度雙相流體進入的進入通道和用于低粘度雙相流體排出的排出通道;所述進入通道與所述環(huán)形槽連通;所述殼體部上還開設(shè)有左冷卻通道和右冷卻通道;所述左冷卻通道的一端與所述進入通道連通，另一端連通于所述定子左側(cè)的容置空間；所述右冷卻通道的一端與所述進入通道連通，另一端連通于所述定子右側(cè)的容置空間。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離心壓縮機，其特征在于，所述徑向軸承座上開設(shè)有右氣體通道，所述右氣體通道與所述右氣液槽連通;所述端蓋部上開設(shè)有左氣體通道，所述左氣體通道與所述左氣液槽連通。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離心壓縮機，其特征在于，所述軸向靜壓軸承包括兩個推力軸承、調(diào)整環(huán)和推力盤;所述推力軸承均包括碟形座和多孔材質(zhì)環(huán);所述碟形座上開設(shè)有容置槽，所述多孔材質(zhì)環(huán)設(shè)置于所述容置槽內(nèi)；且所述多孔材質(zhì)環(huán)內(nèi)開設(shè)有流體通道;所述碟形座內(nèi)開設(shè)有氣體通道;所述氣體通道與所述流體通道連通;所述兩個推力軸承的多孔材質(zhì)環(huán)相對設(shè)置，所述調(diào)整環(huán)位于所述兩個推力軸承的蝶形座之間；所述推力盤固定于所述轉(zhuǎn)子上，并位于所述兩個推力軸承的多孔材質(zhì)環(huán)之間。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離心壓縮機，其特征在于，還包括供氣系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括冷凝器和加熱罐;所述冷凝器的進口與所述第二級壓縮機的出口連通，所述加熱罐的進口與所述冷凝器的出口連通，所述加熱罐的出口與所述徑向靜壓軸承的氣液槽和軸向靜壓軸承的氣體通道連通。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心壓縮機，其特征在于，所述供氣系統(tǒng)還包括存儲罐，所述加熱罐的出口通過第一單向閥與所述存儲罐的進口連通，所述存儲罐的出口與所述徑向靜壓軸承的氣液槽和軸向靜壓軸承的氣體通道連通;所述第二級壓縮機的出口還通過第二單向閥與所述存儲罐的進口連通;所述第一單向閥僅允許氣體從加熱罐流動至存儲罐;所述第二單向閥僅允許氣體從第二級壓縮機流入存儲罐。
【文檔編號】F04D17/10GK106015032SQ201610518668
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】顧發(fā)華, 袁鵬, 宋節(jié)季, 裴俊譜, 冀偉星, 李飛
【申請人】杭州萬辰機電科技有限公司