離心壓縮機的製作方法
2023-10-23 16:04:32 1
離心壓縮機的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種離心壓縮機，其包括電機和第一級壓縮機；所述電機驅動所述第一級壓縮機運轉；所述電機採用徑向靜壓軸承支撐所述電機轉子的轉動，採用軸向靜壓軸承對電機轉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採用氣體和液體雙相低粘度流體作為潤滑介質。本實用新型的離心壓縮機，其支撐電機轉子的徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承採用低粘度的液體和氣體雙相製冷劑的多孔材料靜壓氣浮軸承，它減少了轉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
技術領域
[0001]本實用新型涉及中央空調的零部件，尤其涉及一種離心壓縮機。
【背景技術】
[0002]離心壓縮機廣泛應用於大中型中央空調，它由葉輪、擴壓器、蝸殼、電機、軸承和機座等組成。電機的轉軸由軸承支撐。電機驅動葉輪，高速旋轉的葉輪增加了製冷劑氣體的能量，擴壓器把其中的動能轉化為壓力，蝸殼沿擴壓器的外周收集被壓縮的氣體並排出離心壓縮機。離心壓縮機葉輪是中央空調系統中的高速旋轉部件，它的可靠性決定了空調機組的可靠性，而離心壓縮機的可靠性又由支撐其轉子的軸承的可靠性決定。
[0003]離心壓縮機小型化面臨的挑戰是雷諾數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。由於製造的原因，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，這就需要減少轉子在軸承中的晃動。
[0004]隨著空調機組額定製冷量的減少，離心壓縮機的轉速增加，對軸承提出了更高的要求。普通油膜滑動軸承隨轉速提高損失急劇增加，滾珠軸承受到轉速限制，磁懸浮軸承雖沒有摩擦損失，但起停狀態軸心晃動大，難以應用於小型空調機組。
[0005]由於轉速的提高，受到電機轉子材料強度的限制，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，單位體積的發熱量增加，傳統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，而對轉子的冷卻則毫無辦法。
[0006]靜壓軸承是現有軸承技術中同時具有高轉速和高軸心位置精度的支撐結構，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(如旋轉軸)之間的間隙，形成高壓油膜或氣膜託起載荷。靜壓軸承的優點在於無論載荷是否靜止或運動(旋轉)，軸承和載荷都被油膜或氣膜隔開，因此採用靜壓軸承的設備運行平穩，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備。
[0007]雖然液體或氣體都可以作為靜壓軸承的工作介質，但液體靜壓軸承和氣體靜壓軸承在設計和結構上有著不可跨越的區別。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。液體軸承由於採用潤滑油作為工作介質，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的軸承中會產生較大的損失造成軸承發熱損壞，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，採用低密度流體供氣則會降低損失和發熱。
[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，其轉子不僅具有高迴轉精度而且具有高軸向位置精度，以保證具有比現有壓縮機技術更小葉尖和密封間隙的離心葉輪安全高速工作。【實用新型內容】
[0009]本實用新型目的是提供一種離心壓縮機，以解決離心壓縮機小型化後引起的效率下降問題。
[0010]本實用新型解決技術問題採用如下技術方案:一種離心壓縮機，其包括電機和第一級壓縮機；
[0011 ]所述電機驅動所述第一級壓縮機運轉；
[0012]所述電機採用徑向靜壓軸承支撐所述電機轉子的轉動，採用軸向靜壓軸承對電機轉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採用氣體和液體雙相低粘度流體作為潤滑介質。
[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，且所述電機還驅動所述第二級壓縮機運轉。
[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，所述端蓋部設置於所述殼體部的左端，並封閉所述殼體部左端的開口；所述徑向軸承座固定於所述殼體部的右端，並封閉所述殼體部右端的開口 ；
[0016]所述電機殼內可轉動地設置有轉子；
[0017]所述徑向軸承座中沿左右方向開設有右通孔，所述徑向軸承座的右通孔的內壁面上開設有右氣液槽，而且所述右通孔內設置有右徑向靜壓軸承的右多孔材料襯套，所述轉子的右端設置於所述右多孔材料襯套內；
[0018]所述端蓋部中沿左右方向開設有左通孔，所述端蓋部的左通孔的內壁面上開設有左氣液槽，而且所述左通孔內設置有左徑向靜壓軸承的左多孔材料襯套，所述轉子的左端設置於所述左多孔材料襯套內；
[0019]所述轉子的左端還通過軸向靜壓軸承支撐於所述端蓋部上；
[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和液態雙相流體作為潤滑介質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;所述第一蝸殼固定於所述端蓋部上，並位於所述端蓋部的左側，所述第一葉輪固定於所述電機的轉子的左端，並位於所述第一蝸殼內；所述第二蝸殼固定於所述徑向軸承座上，且位於所述徑向軸承座的右側，所述第二葉輪固定於所述電機的轉子的右端，並位於所述第二蝸殼內。
[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於10um;所述第二葉輪的葉片頂部與所述第二蝸殼的間隙小於10um0
[0023]可選的，所述電機還包括定子，所述定子位於所述轉子和殼體部之間，所述定子由矽鋼片和線圈組成，所述線圈纏繞於所述矽鋼片上;所述殼體部的內壁面上形成有環形槽，所述環形槽的軸心線與所述殼體部的軸心線重合，且所述矽鋼片的左右方向的寬度大於所述環形槽左右方向上的寬度，所述矽鋼片安裝於所述殼體部的內壁，並覆蓋所述環形槽，由此在所述矽鋼片和所述電機殼內壁面之間形成空腔;所述殼體部上還開設有用於低粘度雙相流體進入的進入通道和用於低粘度雙相流體排出的排出通道;所述進入通道與所述環形槽連通;所述殼體部上還開設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，另一端連通於所述定子左側的容置空間；所述右冷卻通道的一端與所述進入通道連通，另一端連通於所述定子右側的容置空間。
[0024]可選的，所述徑向軸承座上開設有右氣體通道，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、調整環和推力盤;所述推力軸承均包括碟形座和多孔材質環;所述碟形座上開設有容置槽，所述多孔材質環設置於所述容置槽內；且所述多孔材質環內開設有流體通道;所述碟形座內開設有氣體通道;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環相對設置，所述調整環位於所述兩個推力軸承的蝶形座之間；所述推力盤固定於所述轉子上，並位於所述兩個推力軸承的多孔材質環之間。
[0026]可選的，所述離心壓縮機還包括供氣系統，所述供氣系統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]本實用新型具有如下有益效果:本實用新型的離心壓縮機，其包括電機，且所述電機中，支撐電機轉子的徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承採用低粘度的液體和氣體雙相製冷劑的多孔材料靜壓氣浮軸承，它減少了轉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(減少至小於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子的作用。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型離心壓縮機的結構示意圖；
[0030]圖2為本實用新型的供氣系統的結構示意圖；
[0031]圖3為本實用新型的電機的結構示意圖；
[0032]圖4為本實用新型的徑向軸承座的結構示意圖；
[0033]圖5為本實用新型的軸向靜壓軸承的結構示意圖；
[0034]圖6為本實用新型的推力軸承的結構示意圖；
[0035]圖中標記示意為:1-徑向軸承座;2-殼體部;3-端蓋部;4-矽鋼片;5-線圈；6_環形槽;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-調整環；18-碟形座；19-多孔材質環;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-第一開關閥；37-第二開關閥；38-經濟器;39-電子膨脹閥。
【具體實施方式】
[0036]下面結合實施例及附圖對本實用新型的技術方案作進一步闡述。
[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]所述電機驅動所述第一級壓縮機和第二級壓縮機運轉，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採用徑向靜壓軸承支撐所述電機轉子的轉動，採用軸向靜壓軸承對電機轉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採用氣體和液體雙相低粘度流體作為潤滑介質。
[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置於所述電機的左端，所述第二級壓縮機設置於所述電機的右端。
[0041]優選地，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，所述端蓋部設置於所述殼體部的左端，並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於所述電機殼(殼體部)的右端，並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的雙相低粘度流體中的氣體不會洩漏至所述容置空間的外部。
[0044]所述電機殼的內壁上安裝有定子，本實施例中，所述定子由矽鋼片4和線圈5組成，所述線圈纏繞於所述矽鋼片上；在矽鋼片外側的線圈形成為所述定子的端部;所述矽鋼片的部分與所述電機殼熱裝配合，即所述矽鋼片可以將其產生的熱量傳導至所述電機殼。本實施例中，所述殼體部的內壁面上形成有環形槽6，所述環形槽的軸心線與所述殼體部的軸心線重合，且所述矽鋼片的左右方向的寬度大於所述環形槽左右方向上的寬度，當將所述矽鋼片安裝於所述殼體部的內壁時，所述矽鋼片覆蓋所述環形槽，並且在所述矽鋼片和所述電機殼內壁面之間形成空腔，所述空腔即為所述環形槽。此時，所述空腔可以用於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於所述環形槽，所述電機殼上還開設有用於低粘度雙相流體進入的進入通道7和用於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形槽連通;所述排出通道與蒸發器連接，從而可以使得電機殼中的壓力等於蒸發器的飽和壓力。
[0046]本實施例中，為實現對所述定子的端部進行冷卻，所述殼體部上還開設有左冷卻通道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，另一端連通於所述定子左側的容置空間；所述右冷卻通道的一端與所述進入通道連通，另一端連通於所述定子右側的容置空間，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，從而可以有效地對所述定子左右兩側的端部進行冷卻。
[0047]本實施例中，所述電機殼內還設置有轉子11，所述轉子同軸地設置於所述定子內。本實施例中，所述轉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於電機殼上，且所述轉子的左端通過軸向靜壓軸承支撐於電機殼上，從而所述轉子在所述徑向靜壓軸承的支撐下，能夠在電機定子內高速轉動，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有右通孔，所述徑向軸承座的右通孔的內壁面上開設有右氣液槽，而且所述右多孔材料襯套設置於所述右通孔內，所述轉子的右端設置於所述右多孔材料襯套內，從而使得高溫高壓的氣液雙相製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子之間的微小間隙，在間隙中氣體和液體製冷劑共同提供對轉子的支撐，由於液體不可壓，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，減壓的過程也是降溫的過程，一部分液體製冷劑會因減壓而氣化得到低溫氣體製冷劑和液體製冷劑，從而冷卻該右徑向靜壓軸承和轉子。
[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有左通孔，所述端蓋部的左通孔的內壁面上開設有左氣液槽，而且所述左多孔材料襯套設置於所述左通孔內，所述轉子的左端設置於所述左多孔材料襯套內，從而使得高溫高壓的氣液雙相製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子之間的微小間隙，在間隙中氣體和液體製冷劑共同提供對轉子的支撐，由於液體不可壓，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，減壓的過程也是降溫的過程，一部分液體製冷劑會因減壓而氣化得到低溫氣體製冷劑和液體製冷劑，從而冷卻該左徑向靜壓軸承和轉子。
[0050]本實施例中，所述徑向軸承座上開設有右氣體通道，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，所述右密封固定於所述徑向軸承座上;本實施例中，所述右密封可以為密封件或密封環，當所述右密封為密封蓋時，所述右密封覆蓋所述轉子的右端和右徑向靜壓軸承，此時所述電機為單輸出電機，即所述電機的轉子的左端能夠輸出動力；當所述右密封為密封環時，所述轉子的右端從所述密封環內穿出，此時所述電機的轉子的右端也能夠實現動力的輸出，所述密封環與所述電機的轉子密封接觸。
[0052]本實施例中，所述軸向靜壓軸承15包括相對設置的兩個推力軸承組成，所述兩個推力軸承之間設置有調整環17，所述推力軸承均包括碟形座18和多孔材質環;所述調整環設置於兩個蝶形座18之間，以通過調整所述調整環17的厚度，實現兩個推力軸承之間的距離的調節;所述碟形座上開設有容置槽，所述多孔材質環設置於所述容置槽內；且所述多孔材質環19內開設有流體通道;所述碟形座內開設有氣體通道;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的高溫高壓飽和氣體在冷卻成低粘度雙相流體後，能夠進入所述氣體通道，從而穿過所述多孔材質環。
[0053]本實施例中，所述兩個推力軸承的多孔材質環相對設置，所述兩個推力軸承的多孔材質環之間設置有推力盤20，即所述推力盤位於兩個相對放置的推力軸承之間的空腔內，且所述轉子包括一軸肩，所述轉子穿過所述推力盤，所述推力盤與所述軸向相配合，並固定於所述轉子上，從而通過控制所述推力盤的位置實現對轉子的軸向位置的限制。
[0054]當低粘度雙相流體進入穿過所述多孔材質環之後，進入到多孔材質環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環接觸的位置，進而實現對轉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環的圓周面沿其徑向向內延伸。
[0055]所述軸向靜壓軸承位於所述左徑向靜壓軸承的左側，本實施例中，為實現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，所述左密封固定於所述端蓋部上，且所述左密封16為密封環，所述轉子的左端從所述密封環內穿出，此時所述電機的轉子的左端能夠實現動力的輸出，所述密封環與所述電機的轉子密封接觸。
[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;所述第一蝸殼固定於所述端蓋部上，並位於所述端蓋部的左側，所述第一葉輪固定於所述電機的轉子的左端，並位於所述第一蝸殼內，當所述電機驅動所述第一葉輪轉動時，第一葉輪能夠使得進入所述第一蝸殼內的製冷劑被壓縮;本實施例中，所述第二蝸殼固定於所述徑向軸承座上，且位於所述徑向軸承座的右側，所述第二葉輪固定於所述電機的轉子的右端，並位於所述第二蝸殼內，當所述電機驅動所述第二葉輪轉動時，所述第二葉輪能夠使得進入所述第二蝸殼內的製冷劑被壓縮;而且更優選地，所述第一葉輪和第二葉輪均為開式葉輪，並且所述葉輪的葉片頂部與所述蝸殼的間隙小於lOOum，由此，使得本實用新型的離心壓縮機的效率相比於現有技術提高10%以上。
[0057]本實施例中，為實現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，所述供氣系統包括冷凝器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]所述加熱罐用於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]對於徑向靜壓軸承而言，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，由於徑向靜壓軸承的溫度均低於加熱罐的溫度，氣體製冷劑(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子。
[0060]對於軸向靜壓軸承而言，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，由於軸向靜壓軸承的溫度均低於加熱罐的溫度，氣體製冷劑在此冷卻成為氣液兩相流體。經過軸向靜壓軸承的多孔材料環，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製冷劑進行緩衝，且所述加熱罐和存儲罐之間設置有第一單向閥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製冷劑的壓力較高時，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閥36與加熱罐的入口連通，且所述經濟器的出口通過第二開關閥37與加熱罐的入口連通，此時，本實施例的供氣系統的工作原理為:
[0064]第一步:在所述離心壓縮機運轉之前，所述供氣系統處於同一個壓力，但是由於經濟器38的位置較低，而且加熱罐的位置比經濟器的位置還要低，製冷劑液體由於重力作用存儲在經濟器中，然後打開第一開關閥和第二開關閥為加熱罐補液，補液完成後，關閉第一開關閥和第二開關閥；
[0065]第二步:加熱罐通電以加熱製冷劑，製冷劑溫度升高，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製冷劑進入存儲罐，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製冷劑。由於徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承耗氣量遠小於加熱罐產生的高壓流體，存儲罐中有氣體和液體雙相製冷劑結存。與此同時，加熱罐中的液位下降，但由於製冷劑氣體的單位質量的體積大約為液體的100倍，加熱罐的液位下降緩慢。加熱罐繼續加熱，加熱罐和存儲罐中的壓力繼續上升達到軸承正常工作壓力。
[0067]第四步:加熱罐斷電，第一單向閥自動關閉，電機通電啟動。
[0068]第五步:隨著電機的啟動，離心壓縮機處於工作狀態，冷凝器-蒸發器迴路工作，蒸發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迴路的壓力同時降低，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後，如果第二級壓縮機的排氣壓力大於存儲罐中的壓力，則第二級壓縮機經第二單向閥為存儲罐充氣，存儲罐繼續為軸承供氣；
[0070]第七步:當加熱罐中的液位低於一定值時，第二開關閥短暫緩慢打開降低加熱罐中的壓力，然後關閉第二開關閥，打開第一開關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計保證補液過程中存儲罐持續為軸承供氣。
[0071]第八步:電機斷電後，離心壓縮機停止轉動，關閉第一開關閥和第二開關閥。
[0072]本實施例中，所述低粘度雙相流體可以為製冷劑，製冷劑具有粘性係數低的特點，製冷劑氣化時，能夠得到低溫的氣體製冷劑，從而對使用電機定子和轉子進行冷卻。
[0073]從所述徑向靜壓軸承和軸向靜壓軸承所排出的氣體製冷劑和液體製冷劑，以及冷卻所述電機的定子的製冷劑，通過排出通道進入蒸發器，並通過蒸發器進入所述第一級壓縮機。
[0074]為實現對所述電機的定子的冷卻，所述供氣系統還包括經濟器，所述經濟器的進口與所述冷凝器的出口連通，優選地，所述冷凝器的出口通過電子膨脹閥39與所述經濟器的進口連通，所述經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製冷劑供入電機內，用於對電機的定子進行冷卻。
[0075]本實施例中，所述經濟器的出口還與所述第二級壓縮機的進口連通，且所述經濟器的出口還通過電子膨脹閥與所述蒸發器的進口連通，所述蒸發器的出口與所述第一級壓縮機的進口連通，以實現本離心壓縮機的氣體和液體雙相製冷劑的循環。
[0076]本實用新型的小型離心壓縮機具有旋轉速度高和葉輪為開式的特點，開式葉輪葉頂的間隙由軸承間隙決定，同一種軸承技術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佔葉輪流量的百分比顯著增加，降低了小型離心機的效率。本實用新型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]本實用新型的離心壓縮機，其電機的轉子採用汽液雙相靜壓軸承支撐，而且採用永磁轉子以減少轉子的能量損失和發熱；製冷劑為靜壓軸承進行潤滑和為電機冷卻；由於徑向靜壓軸承的高迴轉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採用比現有技術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。可見本實用新型的離心壓縮機解決了普通靜壓氣浮軸承在製冷壓縮機中採用氣體製冷劑供氣面臨的問題，即當軸承溫度或電機溫度低於供氣溫度時，製冷劑會冷卻變成液體，使氣體靜壓軸承失效。本實用新型採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，並且液體在軸承中氣化提高了軸承的承載力，還實現了對軸承和壓縮機轉子的冷卻。
[0078]以上實施例的先後順序僅為便於描述，不代表實施例的優劣。
[0079]最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換;而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和範圍。
【主權項】
1.一種離心壓縮機，其特徵在於，包括電機和第一級壓縮機； 所述電機驅動所述第一級壓縮機運轉； 所述電機採用徑向靜壓軸承支撐所述電機轉子的轉動，採用軸向靜壓軸承對電機轉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採用氣體和液體雙相低粘度流體作為潤滑介質。2.根據權利要求1所述的離心壓縮機，其特徵在於，還包括第二級壓縮機，所述電機為雙輸出電機，且所述電機還驅動所述第二級壓縮機運轉。3.根據權利要求2所述的離心壓縮機，其特徵在於，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，所述端蓋部設置於所述殼體部的左端，並封閉所述殼體部左端的開口；所述徑向軸承座固定於所述殼體部的右端，並封閉所述殼體部右端的開口； 所述電機殼內可轉動地設置有轉子； 所述徑向軸承座中沿左右方向開設有右通孔，所述徑向軸承座的右通孔的內壁面上開設有右氣液槽，而且所述右通孔內設置有右徑向靜壓軸承的右多孔材料襯套，所述轉子的右端設置於所述右多孔材料襯套內； 所述端蓋部中沿左右方向開設有左通孔，所述端蓋部的左通孔的內壁面上開設有左氣液槽，而且所述左通孔內設置有左徑向靜壓軸承的左多孔材料襯套，所述轉子的左端設置於所述左多孔材料襯套內； 所述轉子的左端還通過軸向靜壓軸承支撐於所述端蓋部上； 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和液態雙相流體作為潤滑介質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;所述第一蝸殼固定於所述端蓋部上，並位於所述端蓋部的左側，所述第一葉輪固定於所述電機的轉子的左端，並位於所述第一蝸殼內；所述第二蝸殼固定於所述徑向軸承座上，且位於所述徑向軸承座的右側，所述第二葉輪固定於所述電機的轉子的右端，並位於所述第二蝸殼內。4.根據權利要求3所述的離心壓縮機，其特徵在於，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於10um;所述第二葉輪的葉片頂部與所述第二蝸殼的間隙小於10um05.根據權利要求4所述的離心壓縮機，其特徵在於，所述電機還包括定子，所述定子位於所述轉子和殼體部之間，所述定子由矽鋼片和線圈組成，所述線圈纏繞於所述矽鋼片上；所述殼體部的內壁面上形成有環形槽，所述環形槽的軸心線與所述殼體部的軸心線重合，且所述矽鋼片的左右方向的寬度大於所述環形槽左右方向上的寬度，所述矽鋼片安裝於所述殼體部的內壁，並覆蓋所述環形槽，由此在所述矽鋼片和所述電機殼內壁面之間形成空腔;所述殼體部上還開設有用於低粘度雙相流體進入的進入通道和用於低粘度雙相流體排出的排出通道;所述進入通道與所述環形槽連通;所述殼體部上還開設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，另一端連通於所述定子左側的容置空間；所述右冷卻通道的一端與所述進入通道連通，另一端連通於所述定子右側的容置空間。6.根據權利要求5所述的離心壓縮機，其特徵在於，所述徑向軸承座上開設有右氣體通道，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.根據權利要求6所述的離心壓縮機，其特徵在於，所述軸向靜壓軸承包括兩個推力軸承、調整環和推力盤;所述推力軸承均包括碟形座和多孔材質環;所述碟形座上開設有容置槽，所述多孔材質環設置於所述容置槽內；且所述多孔材質環內開設有流體通道;所述碟形座內開設有氣體通道;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環相對設置，所述調整環位於所述兩個推力軸承的蝶形座之間；所述推力盤固定於所述轉子上，並位於所述兩個推力軸承的多孔材質環之間。8.根據權利要求7所述的離心壓縮機，其特徵在於，還包括供氣系統，所述供氣系統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.根據權利要求8所述的離心壓縮機，其特徵在於，所述供氣系統還包括存儲罐，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】F04D17/10GK205714830SQ201620692825
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】顧發華, 袁鵬, 宋節季, 裴俊譜, 冀偉星, 李飛
【申請人】杭州萬辰機電科技有限公司