专利名称：两级离心式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种其叶轮直接安装在马达轴上的两级离心式压缩机。
日本特许公告No.5-36640公开过一种工厂用的两级离心式压缩机，其中，为了获得两级离心式压缩机的紧凑结构，将叶轮分别安装在电动马达转轴的相对两端上，并直接由马达带动而不采用任何增速器。在上述公告公开的离心式压缩机中，带有排气涡道的压缩机壳体与带有马达定子且内部安有轴承的马达壳体是分开的。排气涡管的出口侧通过一个法兰与管道相连接，第一级和第二级压缩机各有一个用于沿轴线方向吸入气体的吸气部分，并通过法兰与吸气管道相连接。
为了获得结构紧凑的离心式压缩机，还提出过这样一种离心式压缩机，其中，压缩机壳体、中间冷却器、和排气冷却器彼此做成一个整体。日本特许公开No.7-103162就公开过一个这种类型的压缩机实例。该申请所公开的压缩机含有两根平行的安装在同一高度上的转轴(即，低速轴和高速轴)，这两根转轴通过一个加速齿轮传动机构(增速器)连接在一起。加速齿轮传动机构的壳体沿包含两个转轴的中心线(轴线)的水平面沿垂直方向分成两个部分(即上部和下部)，壳体的下部与冷却器等做成整体，而上部是可拆卸的。在壳体上部和下部的一端分别做出用于将马达安装在壳体上的法兰，通过该法兰保证低速轴与马达之间的同轴关系。
日本特许公告No.5-36640所公开的离心式压缩机可达到结构紧凑的目的。但是，其压缩机壳体和马达壳体是彼此分开的。这就增多了零件(包括将两个壳体互相连接起来的零件)的数目，从而会在装配作业过程中累积零件的加工误差和装配误差，这就可能降低在定子内部的轴承支承部分处转子与定子之间的同轴度以及转子与定子的轴向定位精度。在该公告所公开的使用磁性轴承和不带护罩的叶轮来获得结构紧凑的离心式压缩机实施例中，难于使转子与定子之间的定位关系保持在预定的公差范围内，而转子与定子间彼此精确的定位乃是必需的。因此，要提高装配精度，如果通过配合部分使零件较精确定位，或者，通过定位销之类的连接件使零件固定定位，则会增加装配和加工工时，故有损于它的某些优点(例如由于结构紧凑而使成本降低和可靠性提高)。
此外，在上述文件中所公开的离心式压缩机中，各级压缩机是在排气涡道之出口侧通过法兰与管道相连接的，不仅第一级压缩机而且沿轴向吸入气体的第二级压缩机都是通过法兰与管道相连接的，这就不可避免地使压缩机与冷却器之间的管道结构复杂化，因此，尽管其叶轮直接安装在马达轴上，仍不能获得节约空间结构的封装式压缩机(包含冷却器)所具有的有利效果。顺便说说，在工作过程中，压缩机体和冷却器的热变形量是互不相同的，因此，有可能由于热变形而使气密封性能降低，导致漏泄现象发生。
日本特许公开No.7-103162公开的离心式压缩机是一种具有加速齿轮传动机构的双轴压缩机，未考虑到马达与压缩机转轴同轴设置的结构，也未考虑到直接带动叶轮而不用任何加速齿轮传动机构来使离心式压缩机结构紧凑的问题。
针对上述现有技术的问题，本发明的一个目的是提供一种其叶轮直接安装在马达轴上的离心式压缩机，其中，离心式压缩机的装配精度得以提高，装配操作容易进行。
本发明的另一目的是提供一种具有直接安装在马达轴上的叶轮并且结构紧凑的离心式压缩机。
本发明的再一个目的是提供一种减少零件数目以便降低制造成本的离心式压缩机。
本发明还有一个目的是提供一种结构紧凑并容易提高机加工精度的离心式压缩机。
按照本发明的第一方面，提出一种两级离心式压缩机，它含有两个分别安装在转轴的相对两端上而形成两级压缩机的离心式叶轮；一个用于直接带动两个叶轮的电动马达，该马达安装在转轴的中部；
一个罩住马达的马达壳体；和分别罩住各级压缩机的压缩机壳体；其特征在于，上述马达壳体和压缩机壳体铸成一个整体结构而形成一个整体壳体。
中间冷却器最好设置在两级压缩机之间，排气冷却器最好设置在下游侧的一级压缩机的出口侧，两个冷却器的壳体与上述的整体壳体做成一个整体。
按照本发明的第二方面，提出一种两级离心式压缩机，它含有两个分别安装在转轴的相对两端上而形成第一级和第二级压缩机的叶轮；一个用于直接带动两个叶轮并设置在转轴中部的电动马达；分别罩住第一级和第二级压缩机的第一和第二压缩机壳体；上述的第一压缩机壳体、马达壳体和第二压缩机壳体沿转轴的轴线方向依次排列；一个设置在第一级压缩机与第二级压缩机之间，并偏斜地位于转轴之下方且与转轴大致呈平行关系的中间冷却器；和一个偏斜地位于转轴之下方并与上述中间冷却器大致呈平行关系且与两级压缩机中之一级相连通的排气冷却器；其特征在于，马达壳体、第一压缩机壳体、第二压缩机壳体、中间冷却器壳体和排气冷却器壳体铸成一种整体结构而形成一个整体壳体。
最好在中间冷却器之每一端各设置一个凸缘，在排气冷却器的每一端各设置一个凸缘，在这4个凸缘上分别固定1个形状基本相同的盖子。
按照本发明的第三方面，提出一种两级离心式压缩机，它含有两个分别安装在转轴的相对两端上而形成第一级和第二级压缩机的离心式叶轮；一个用于直接带动上述两个叶轮并设置在转轴中部的电动马达；一个罩住上述的马达和两级压缩机的整体壳体；一个从上述整体壳体延伸出来并偏斜地位于该整体壳体下方的中间冷却器；一个从上述整体壳体延伸出来并偏斜地位于该整体壳体之下方的排气冷却器，该排气冷却器大致与中间冷却器相平行；一个连通第一级压缩机与中间冷却器的第一管道，该第一管道置于中间冷却器的上侧和第一级压缩机的下侧；一个连通第二级压缩机与中间冷却器的第二管道，该第二管道位于中间冷却器的上侧和第二级压缩机的下侧；和一个连通两级压缩机中之一级与排气冷却器的第三管道，该第三管道位于上述排气冷却器之上侧和上述的那一级压缩机的下侧。
按照本发明的第四方面，提出一种两级离心式压缩机，它含有一个转轴；一个安装在上述转轴之一端的第一级离心式叶轮；一个安装在上述转轴的另一端的第二级离心式叶轮；一个用于直接带动上述两个叶轮并设置在上述转轴的中部的电动马达；一个罩住包含上述第一级离心式叶轮的第一级压缩机、包含上述第二级离心式叶轮的第二级压缩机、电动马达的整体壳体；和一个供工作气体沿着从位于压缩机径向向外的一个位置向转轴轴线的方向流入第一级叶轮的吸气通道。
最好在第一级压缩机的邻近第一级叶轮的出口处设置一个收集器，该收集器的平行于转轴剖切的截面沿圆周方向是基本均匀的。最好在第一级离心式叶轮与第二级离心式叶轮之间设置两个可转动地支承转轴的径向磁性轴承，在该两个径向磁性轴承之间设置一个磁性止推轴承，在整体壳体的内圆周面上沿圆周设置若干个凹槽，在每级压缩机内设置连通上述凹槽与上述轴承的冷却通道。最好在上述整体壳体上可拆卸地安装一个盖住整体壳体的靠近第一级叶轮的端部、并形成一条引至第一级叶轮的吸气通道的第一端盖，并在整体壳体上可拆卸地安装一个盖住整体壳体的靠近第二级叶轮的端部、并形成一条引至第二级叶轮的吸气通道的第二端盖。
在本发明的直接由马达带动的离心式压缩机中，采用了这样一种结构。即其中间冷却器和排气冷却器与压缩机体(包括马达壳体)做成整体，并且各冷却器均位于该压缩机体的下方，并且，压缩机体壳体的外周部分与冷却器的上表面相接触，从而减小压缩机的外部尺寸。
下面结合附图详细说明本发明，附图中图1是本发明的两级离心式压缩机的第一实施例的前视图；图2是图1的第一实施例的侧视图；图3是图1的第一实施例的另一侧视图；图4是图1的第一实施例的纵剖视图，示出压缩机的内部细节；图5是图1的第一实施例的纵剖视图，示出压缩机壳体的内部细节；图6是图1的第一实施例的横剖视图，示出压缩机壳体的内部细节；图7是图1的第一实施例的横剖视图，示出压缩机壳体的内部细节；图8是图1的第一实施例的横剖视图，示出压缩机壳体的内部细节；图9是图1的第一实施例的横剖视图，示出压缩机壳体的内部细节；图10是本发明的两级离心式压缩机的第二实施例的纵剖视图，示出压缩机的内部细节；图11是本发明的两级离心式压缩机的第三实施例的纵剖视图，示出压缩机壳体的内部细节；图12是第三实施例的横剖视图，示出压缩机壳体的内部细节；和图13是本发明的两级离心式压缩机的第四实施例的前视图。
下面参看
本发明的几个实施例，图1～9示出本发明的两级离心式压缩机的第一实施例。图1是表示两级离心式压缩机的外貌的前视图；图2是沿图1的箭头A看去的侧视图；图3是沿图1的箭头B看去的侧视图。在本实施例的离心式压缩机1中，支承带动压缩机叶轮的电动马达的定子的马达壳体2和分别设置在该马达壳体2相对两侧的第一级压缩机壳体1a和第二级压缩机壳体1b(它们分别带有压缩机的定子部分)彼此做成一个整体50。在该整体壳体50之下方设置了一个中间冷却器3a和一个排气冷却器3b，该两个冷却器3a、3b的壳体与含有马达壳体2和压缩机壳体1a和1b的整体壳体50做成一个整体。
图4是沿图1的C-C线剖切的剖面图，如该图所示，在本发明的两级压缩机中，第一级和第二级离心式叶轮21a和21b分别直接安装在马达转轴20的两对两端上。
转轴20可转动地支承在两个磁性轴承23a和23b上，该两轴承则分别位于转轴20上从两个叶轮21a和21b向内的部位处。在第二级压缩机的右径向轴承23b(图4)的轴向向内部位上设有用于承受该两级压缩机产生的轴向推力的轴向磁性轴承24a和24b，其设置的方式是在转轴20上两个轴向磁性轴承24a与24b之间安装一个止推板。径向轴承23a、23b分别固定在轴承座28a和28b上，轴向磁性轴承24a和24b分别固定在轴承座29a和29b上。
马达的转子部分大致安装在转轴20的中央部分上。马达定子22设置在该转子部分的周围，彼此间形成一条小的间隙。马达定子22由定子支座32支承，而定子支座32则固定在马达壳体2上。
分别直接安装在转轴20之相对两端的离心式叶轮21a和21b是不带护罩壁的敞开护罩式叶轮，在叶轮21a和21b各自的护罩表面与内壳25a、25b之间形成一个小的间隙，叶轮21a和21b由相应的螺母33a和33b固紧在转轴20上，并可从转轴20上取下。
在径向磁性轴承23a和23b的轴向向外部位分别设置辅助轴承31a和31b，这两个辅助轴承31a和31b用于防止转子在磁性轴承处于非激励状态(如装配过程中)时以及压缩机停止工作时与定子部分和壳体部分相接触。在压缩机工作过程中，转轴20由磁性轴承23a和23b支承，并在不与辅助轴承31a、31b相接触的情况下转动。在工作过程中，每个辅助轴承31a和31b与转轴20之间形成的间隙小于转子的空隙、磁性轴承23a和23b内的空隙和叶轮中的护罩间隙。
下面说明压缩机的工作气体压缩系统。在第一级压缩机(图4左边所示)中，工作气体被吸入第一级吸气嘴4内，再流过带有导流板26a的吸气通道，并由第一级叶轮21a压缩，压缩过的工作气体由设置在叶轮21a之出口侧的扩散器38a恢复其压力，然后由收集器27a收集并送到第二级压缩机中。扩散器38a由也形成吸气通道的内壳体25a和轴承座28a构成。在许多情况下，扩散器38a采用带有叶片的扩散器，但是，不带叶片的扩散器也可用。扩散器38a的出口的直径显著大于叶轮21a的外径，故从叶轮21a流出的工作气体可显著减速。内壳25a通过导流板26a安装在压缩机的端盖17a上。用穿过密封件的螺栓将端盖17a固紧在第一级壳体1a的外端，使形成第一级压缩机的吸气通道。
排气收集器27a由内壳25a和第一级压缩机壳体1a构成。与涡形道不同(在涡形道中，流道面积沿圆周方向是变化的)，收集器27a的流道面积沿圆周方向是恒定的，因此，不希望在收集器27a中恢复静压力。但是，流入收集器27a的气体已由上游的扩散器38a充分减速，因此，即使收集器27a的横截面积大，气流也能在不会过分损失的情况下减速。此外，与涡形道中的气流相比，收集器27a中气流的静压力沿圆周方向的变化较小，并且，作用在包括叶轮在内的压缩机转子上的径向流体力较小，所以，噪音和振动保持在低的水平。由于采用了收集器，可获得这样一个优点，即除压缩机的设计点之外，其他的工作点上均可达到上述各种理想的特征。
收集在上述收集器27a内的工作气体通过一条通道(下面将要说明)流入第二级压缩机的吸气通道。该第二级压缩机的结构与第一级压缩机相似。更具体地说，工作气体流过带有导流板26b的吸气通道，并由第二级叶轮21b进一步压缩。压缩过的工作气体由设置在叶轮21b出口侧的扩散器38b恢复压力，然后由收集器27b收集，并通过排气冷却器3b送至所需的部位。扩散器38b由也形成吸气通道的内壳25b和轴承座28b构成。内壳25b通过导流板26b安装在压缩机的端盖17b上，用穿过密封件的螺栓将端盖17a固定在第二级壳体1b的外端上，便形成第二级压缩机的吸气通道。扩散器38b可以是像上面对第一级压缩机所述的带有叶片或不带叶片的扩散器。
下面说明两级压缩机的工作气体通道和冷却系统。被吸入第一级吸气嘴4的工作气体流过第一级压缩机内的通道，再流入也用作排气喷嘴和导入中间冷却器的导管的第一级排气管5。来自该排气管5的工作气体流入倾斜地设置在转轴20下方并与它大致平行的中间冷却器3a，通过与冷却水等的热交换而冷却，然后流入第二级吸气管6。流入该第二级吸气管6的工作气体通过第二级压缩机中的通道送到第二级排气管7内。工作气体又从排气管7流入倾斜地设置在转轴20下方并与中间冷却器3a大致平行的排气冷却器3b内，在该冷却器3b内，工作气体的温度被调节到最终需要部位所要求的温度，然后从设置在排气冷却器3b之侧表面上的排气口8通过一种辅助装置(例如用户要求或为安全起见设置的止回阀)送到要求的部位。因此，在排气口部位8上做出一个与上述辅助装置相连接的法兰。中间冷却器3a和排气冷却器3b的尺寸大致相同。并且在形状上相对于包含转轴20的中心线(轴线)的垂直平面大致对称。
第一级吸气嘴4带有一个平行于转轴20的凸缘表面，并有一根从位于两级压缩机的入口侧的辅助装置导出的吸气管通过法兰与该第一级吸气嘴4相连接。吸气嘴4从压缩机径向向外的部位抽吸工作气体，这样做可阻止会降低工作气体压头的预旋转。第一级排气管5与第一级压缩机壳体1a和中间冷却器3a做成整体，第二级吸气管6和第二级排气管7分别与中间冷却器3a和排气冷却器3b做成整体。
在中间冷却器3a和排气冷却器3b内各含有一套热交换器，如图3所示，冷却器的前端盖15a和15b通过相应的密封件分别固定到中间冷却器3a和排气冷却器3b的靠近第二级压缩机的一端，并支承着置于其内的热交换器组件。而且，如图2所示，后端盖16a和16b分别通过相应的密封件固定到两个冷却器3a和3b的接近第一级压缩机的另一端。前端盖15与后端盖16之间的相对位置与压缩机的结构无关。也就是说，前端盖15可以分别设置在两个冷却器的靠近第一级压缩机的端部，而后端盖16可以分别设置在两个冷却器的靠近第二级压缩机的端部。如果冷却器3a和3b的前端盖15的结构与后端盖16相同，则一结构相同的热交换器组件可从每个冷却器的相对两端的任一端置入各冷却器中，这就提高了装配操作的自由度。
通过中间冷却器3a和排气冷却器3b的气体量和所需的热交换量是互不相同的。因此，两种冷却器必须设计成各自具有所需的尺寸和形状。而在本发明中，两个冷却器的尺寸相同，并且使用共同的铸型、相同的组件和相同的盖子，这样就可降低成本(包括零件生产成本和装配成本)。
在整体壳体50上做出一种盒式的外壁9，并罩住壳体50的马达壳体2，在外壁9的上边缘做出一个大致为矩形的凸缘，一个接线盒18固定在该凸缘上。与马达和磁性轴承相连接的信号电缆和电力电缆穿过压缩机壳体内分别形成的接线空间30a和30b而引入接线盒18内。接线空间30a和30b要尽可能做得宽些，以利于电缆的安装。
在具有上述结构的本实施例中，压缩机(包括马达的传动部分)可沿转轴20的轴线方向装配和拆卸。也就是说，马达壳体2和压缩机壳体1a和1b做成一个大致为圆柱形的整体铸件，因此，不需要采用常规方法在壳体的最大直径处将其分开并在分开的表面上分别做出凸缘。在本实施例中，壳体的内圆周表面可由一个加工中心或其他类似中心按连续方式进行加工或者说机加工，所以制造容易，可以提高机加工精度并降低制造成本。另外，由于采用了这种整体壳体，故可以减少装配操作时的调整工作(例如对中)量。在第一级压缩机中，吸气嘴4设置在壳体的外圆周表面上，故气体沿来自压缩机的径向部位的方向吸入。因此，可在压缩机体的侧面上形成安装各种装置的空间。于是，通常安装在第一级压缩机入口侧的辅助装置例如吸气节流阀和吸气过滤器便可安装在压缩机体的两侧。当进行叶轮21a的维护(例如清理)时，只要先拆去压缩机端盖17a和与之整体连接的内壳25a，便可从压缩机卸下叶轮21a，而不需要拆去上述的辅助装置，因此，可以按节能的方式进行维护操作。
在压缩机1中，发热主要是由于马达定子22中的铜损失和芯损失(铁损失)以及由于转动部件高速旋转的风阻损失而引起的。在工作气体受叶轮作用而提高压力的过程中，其温度升高到大约150℃，但是，使用马达和磁性轴承时温度必须保持在约120℃以下，以保证线圈的绝缘性能。因此，要将冷却气体从压缩机1的外部供入其内部。在马达壳体2和压缩机壳体1a、1b的外圆部分沿圆周设置上述冷却气体之入口34a、34b、34c和34d，这些入口34a、34b、34c和34d分别与在壳体的内圆表面上沿圆周设置的冷却气体分配槽35a、35b、35c和35d相连通。冷却气体从冷却气体分配槽35a、35b、35c和35d进入沿圆周方向设置的冷却气体供入通道36a、36b、36c和36d，从而冷却各发热部位。冷却气体分配槽35a、35b、35c和35d并不总是要设置在壳体的内表面上，例如，设置在马达壳体内的冷却气体分配槽35a可以设置在马达定子壳体32的外圆周部分。冷却气体在冷却了发热部位附近的部位之后流过沿圆周设置的排气通道37a、37b、37c和37d，并被收集在安置电缆的空间30a和30b内，然后进入接线盒18。在外壁9或接线盒18上仅设置一个排气口便可满足需要。在本实施例中，供给和排出冷却气体所需要的管子数目可减至最少。仅仅需要1根大直径的排气管，并且可减少排气管中的压力损失，所以可降低供给冷却气体的压力。
下面参看图5～9说明本实施例的压缩机壳体的具体结构。图5是沿图2J-J线剖切的剖视图，图6的左半部分是沿图1中的箭头D方向看去的视图，图6的右半部分是沿图1中的箭头E方向看去的视图，图7左半部分是沿图1的箭头F方向看去的视图，图7右半部分是沿图1的箭头G方向看去的视图，图8是沿图1的箭头H的方向看去的视图，图9是沿图1的箭头I的方向看去的视图。在图6、8、和9中，分别由内壳体25a和25b和导流板26a和26b构成的排气收集器用虚线示出。
压缩机1的壳体包含第一级压缩机壳体1a、第二级压缩机壳体1b、马达壳体2、中间冷却器壳体3a和排气冷却器壳体3b，这些壳体用例如铸铁、延性铸铁、铸钢等材料制成，并且铸成整体结构，这个整体壳体沿其横截面是对称的。
由于采用了上述整体结构的壳体，就不需要使用那些将这些壳体连接在一起的零件例如螺栓、螺帽和管子，零件数目明显减少。另外，压缩机体的圆柱形内表面可采用连续的方式进行机加工，这样就可获得高的同轴精度，并且，以前要求的使马达壳体与压缩机壳体对中的操作以及对准用的定位孔的加工也不需要了。而且，由于壳体的结构是大致对称的，所以，在铸造壳体时，铸型的分型面可设置在包含对称轴线的平面内。这就是说，铸型可做成相对于包含转轴20的中心线(轴线)的平面和隔开中间冷却器与排气冷却器的隔壁40大致对称，并且，容易制造木模和砂型。
整体铸造壳体的优点之一是提高了壳体的刚性，另一个优点是，由于采用了铸铁，使壳体具有优良的减振性能。由于具有上述两个优点，就可获得低振动和低噪音结构的压缩机。而且，由于可减小壳体的外表面积，故可减小来自壳体外表面的声音和辐射热。这就是说，不需要设置以前的构成振动和噪音主要来源的加速齿轮传动机构，而且，采用这种壳体铸成整体的结构，就可充分发挥叶轮直接安装在马达轴上的传动系统的优点。
压缩机体的壳体大致为圆柱形，其第一级压缩机壳体1a的外径最大。第一级压缩机设置成使其外圆周表面的最大直径部位大致与冷却器的上表面相接触。这就是说，从冷却器的上表面至压缩机转轴的高度(或者说距离)大致等于压缩机体壳体的最大外径，由于使压缩机体靠近冷却器，故可在含有彼此做成整体的压缩机壳体和冷却器壳体的整体壳体内形成连通压缩机体和冷却器的气体通道。
上述的紧凑的结构是由于不设置任何加速齿轮传动机构并将叶轮直接安装在马达轴上形成的。与现有技术相比，常规结构中加速齿轮传动机构的低速齿轮的外径比本发明压缩机壳体的外径大得多，并且，若将高速轴和低速轴设置在同一高度，就难于安置彼此接近的压缩机和冷却器。在本实施例中，很容易按上述方式获得紧凑的结构，压缩机体与冷却器之间的连接不像普通结构中要采用螺栓等零件，而是通过整体铸件来实现，因此可防止在管件连接部位处由于热变形而产生的气体泄漏。
由于压缩机体壳体和冷却器壳体由整体铸件构成，且第一级排气管5、第二级吸气管6和第二级排气管7在上述整体壳体内整体地做出来，所以，工作气体可以流过第一级压缩机、中间冷却器、第二级压缩机和排气冷却器。上述管道的外壁起到支承压缩机壳体的作用。在本实施例中，压缩机体与冷却器之间的距离做成尽可能地短，从而减小了压缩机的整体尺寸，同时，在壳体上适当地设置加强筋，以获得足够的刚性。
在本实施例中，管道壁还用作压缩机的支腿部件，并且没有给管道留出足够的空间，因此，管道不必要做成从流体力学观点看是最佳的通道。但是，压缩机中的排出气体在到达收集器之前已充分地减速，所以在管道部分造成的损失相对较小。而且因管道也用作支腿部件而达到的节约空间的效果也是明显的。中间冷却器3a和排气冷却器3b的横截面大致是矩形的，并且具有足够的支承压缩机体的刚性和稳定性。因此，无需在冷却器3之下面设置任何基座，这样就可得到结构紧凑的两级离心式压缩机。如果将隔开排气冷却器与中间冷却器的隔壁40偏移向排气冷却器一边，那么，排气冷却气体与中间冷却气体之体积比就能够达到符合流体力学观点的最佳值。在本实施例中，排气冷却器的容积不太大，这也可使压缩机的结构更加紧凑。而且在本实施例中，如果两个冷却器在垂直于转轴方向的宽度中心与转轴沿宽度方向的中心相重合，则可获得结构稳定的整体壳体。
马达壳体2的整个上圆周与压缩机壳体1a、1b不相连接，它仅在其圆周的大致下半部与压缩机壳体1a和1b做成一个整体。压缩机壳体1a、1b的不与马达壳体2直接连接的上半部分与盒形外壁9相连接，该外壁9构成一个足够宽的空间基本上包围住马达壳体的周边，并与安置电缆的空间30a、30b相连通。如上所述，很容易接触电缆的引出部分，故可提高在装配压缩机时连接电缆的工作效率。
下面参看附图10说明本发明的两级离心式压缩机的第二实施例。该第二实施例与第一实施例的不同之处在于，在第一级压缩机中吸入工作气体的方向是转轴的轴线方向，其他的结构与上述的图1～9所示的第一实施例基本相同。也就是说，在第二实施例中，在吸气壳体39内做出一个具有垂直于转轴的凸缘表面的吸气嘴4n。在本实施例中，需要将辅助装置例如吸气节流阀和吸气过滤器设置在压缩机转轴的前面。
工作气体沿转轴的轴线方向被吸入，这样，压缩机的结构便更可简化，并可减小第一级压缩机的轴向长度。在第一级叶轮21a的入口侧设置一个长的直通道，因此改善了流入叶轮21a的工作气体的分布，从而提高了压缩机的效率。在第二级压缩机中，工作气体与第一级压缩机一样沿轴线方向吸入。
下面参看图11和12说明本发明的两级离心式压缩机的第三实施例。图11是类似于沿图1的箭头D的方向看去的视图，在图11中由点划线圈出的部分是类似于沿图1的箭头E方向看去的视图。图12是类似于沿图1的箭头H方向看去的视图。本实施例与第一实施例的不同之处在于喷嘴和导管的结构不同，其他结构与上面所述第一实施例大致相同。
排出气体从第一级压缩机通过排气管5n送到中间冷却器3a，与第一实施例不同的是，该排出气体流入中间冷却器3a而沿中间冷却器3a的与排气冷却器3b毗邻的壁面40a流动。由中间冷却器3a冷却过的气体沿远离排气冷却器3b的壁面41a(见图12)流入吸气管道6n，并大致沿径向被吸入第二级压缩机1b内。在本实施例中，第一级压缩机的吸气嘴4m与排气通道5n互不相干，因此，吸气嘴4m可以设置在中间冷却器3a的毗邻，也就是说，设置在从第一实施例中的中间冷却器的位置旋转180°的一个位置上。此外，由于排气冷却器3b的排气口8n与吸气嘴4m互不相干，故可将排气口8n设置在排气冷却器3b的上壁上。而且，吸气嘴4m的位置可以沿所需方向安置在离开结构件(例如冷却器)且与其不相干的地方。这就是说，压缩机的部件可以自由地安置(尽管这种安置受限于辅助装置例如吸气节流阀和吸气过滤器的位置)，因此，可获得更加紧凑的封装型的两级离心式压缩机。
在第一实施例中，中间冷却器3a的壁面40a与由中间冷却器3a冷却的大体上是常温的气体相接触，而排气冷却器3b的壁面40b却与来自第二级压缩机的高温气体相接触。但是，在本实施例中，隔壁40的两个相对的侧面(即壁面40a和40b)都与压缩机的排出气体相接触，故隔壁40的两个相对侧面之间的温差小。因此，在本实施例中，可减少通过隔壁40的传热量，并且可减轻由于第二级压缩机吸气温度的升高而造成的效率降低，还可降低由于隔壁40的相对两个侧面之间的温度差造成的热应力。
下面参看图13说明本发明的第四实施例。
在本实施例中，压缩机上部形成的盒形外壁9向上延伸而形成一个接线盒18。也就是说，接线盒18是与压缩机壳体1a、1b和马达壳体2整体地铸出的，因此可减少包括螺栓之类的零件数目，从而降低制造成本和装配成本。在本实施例中，接线盒18与压缩机体做成整体。并且，仅仅卸下上盖42便有一个大体为矩形的开口。因此，可以很容易地安装马达和弹性轴承的电缆。
在上述的第一至第四实施例中，虽然都采用了磁性轴承，但是，滑动轴承或滚动轴承也是可以用的。简要地说，任何其压缩机壳体1a，1b、马达壳体2、冷却器3a和3b等做成一个整体而使压缩机结构紧凑、噪音小、振动小的结构都属于本发明的范围。
如上所述，在本发明的两级离心式压缩机中，马达的转子安装在转轴的中央部分，离心式叶轮分别安装在该转轴的相对两端，叶轮直接由马达带动，并且带有罩住马达部分和两级压缩机部分的整体壳体，因此，不需要采用加速齿轮传动机构，可减小装置的尺寸。
此外，由于压缩机壳体和马达壳体做成整体结构，故可减少装配操作所需的工时和劳力以及零件的数目，而且，两级压缩机相对于马达部分的定位容易得多，因此可以降低成本并提高可靠性。
权利要求
1.一种两级离心式压缩机，含有两个分别安装在转轴的相对两端上而构成两级压缩机的离心式叶轮；一个用于直接带动上述两个叶轮的电动马达，该马达设置在上述转轴的中央部分；一个罩住上述马达的马达壳体；分别罩住上述两级压缩机的压缩机壳体；其中，上述的马达壳体和上述的压缩机壳体铸成一种整体结构而形成一个整体的壳体。
2.根据权利要求1的压缩机，其特征在于，在上述的两级压缩机之间设置一个中间冷却器，在下游侧的一级压缩机之出口侧设置一个排气冷却器，上述两个冷却器的壳体与上述的整体壳体做成整体。
3.一种两级离心式压缩机，含有两个分别安装在转轴之相对两端上而形成第一级压缩机和第二级压缩机的离心式叶轮；一个直接带动上述两个叶轮的电动马达，该马达设置在上述转轴的中央部分；分别罩住上述第一级和第二级压缩机的第一压缩机壳体和第二压缩机壳体；上述的第一压缩机壳体、上述的马达壳体、和上述的第二压缩机壳体沿上述转轴的轴线方向依次排列设置；一个设置在上述第一级压缩机与第二级压缩机之间并且偏斜地位于上述转轴的轴线之下方且与该转轴大致平行的中间冷却器；和一个偏斜地设置在上述转轴之下方且与上述中间冷却器大致平行并且与上述两级压缩机之一相连通的排气冷却器；其中，上述的马达壳体、上述的第一压缩机壳体、上述的第二压缩机壳体、上述的中间冷却器壳体和上述的排气冷却器壳体铸成一个整体结构而形成一个整体壳体。
4.根据权利要求3的压缩机，其特征在于，在上述的中间冷却器的每一端上各做出一个凸缘，在上述的排气冷却器的每一端上各做出一个凸缘，4个形状基本相同的盖子分别固紧在上述的凸缘上。
5.一种两级离心式压缩机，含有两个分别安装在转轴之相对两端上而形成第一级压缩机和第二级压缩机的离心式叶轮；一个用于直接带动上述两个叶轮的电动马达，该马达设置在上述转轴的中央部分；一个罩住上述马达和上述两级压缩机的整体壳体；一个从上述整体壳体延伸出来并偏斜地位于上述整体壳体之下方的中间冷却器；一个从上述整体壳体延伸出来并偏斜地位于上述整体壳体之下方的排气冷却器，该排气冷却器大致与上述的中间冷却器平行；一个连通上述的第一级压缩机与上述的中间冷却器的第一管道，该第一管道位于上述中间冷却器的上侧和上述第一级压缩机的下侧；一个连通上述的第二级压缩机与上述中间冷却器的第二管道，该第二管道位于上述中间冷却器之上侧和上述第二级压缩机之下侧；和一个连通上述两级压缩机之一与上述排气冷却器的第三管道，该第三管道位于上述排气冷却器之上侧和上述的一级压缩机的下侧。
6.一种两级离心式压缩机，含有一个转轴；一个安装在上述转轴之一端的第一级离心式叶轮；一个安装在上述转轴之另一端的第二级离心式叶轮；一个用于直接带动上述两个叶轮的电动马达，该马达设置在上述转轴的中央部分；一个罩住上述的包含上述第一级离心式叶轮的第一级压缩机、上述的包含上述第二级离心式叶轮的第二级压缩机和上述的马达的整体壳体；和一个使工作气体沿着从上述压缩机径向外的一个位置向上述转轴的轴线方向流入上述的第一级叶轮的吸气通道。
7.根据权利要求6的压缩机，其特征在于，在上述第一级压缩机邻近上述第一级叶轮的出口处形成一个收集器，该收集器的平行于上述转轴剖切的横截面沿圆周方向是大致均匀的。
8.根据权利要求6或7的压缩机，其特征在于，在上述的第一级离心式叶轮与第二级离心式叶轮之间设置两个可转动地支承上述转轴的径向磁性轴承，在该两径向磁性轴承之间设置一个止推磁性轴承，在上述的整体壳体的内圆周表面上沿圆周设置有若干凹槽，在上述两级压缩机内设有连通上述凹槽与上述轴承的冷却通道。
9.根据权利要求6的压缩机，其特征在于，盖住上述整体壳体的靠近上述第一级叶轮的端部、并形成一个进入上述第一级叶轮的吸气通道的第一端盖、可拆卸地安装在上述的整体壳体上，而盖住上述整体壳体的靠近上述第二级叶轮的端部、并形成一个进入上述第二级叶轮的吸气通道的第二端盖可拆卸地安装在上述整体壳体上。
全文摘要
低压侧第一级和高压侧第二级压缩机叶轮分别安装在转轴的两端。带动上述叶轮的电动马达的转子安装在转轴的中部,而定子由马达壳体支承。马达壳体与第一级压缩机叶轮共同组成第一级压缩机壳体和与第二级压缩机叶轮共同组成第二级压缩机壳体铸成一个整体结构。该整体壳体还与分别设置在第一、二级压缩机的出口侧的中间冷却器和排气冷却器成整体。该两冷却器设在马达壳体下方并与转轴平行,压缩机的主要部分组合成一个紧凑的矩形的平行管道式的结构。
文档编号F04D25/16GK1195078SQ9810448
公开日1998年10月7日 申请日期1998年2月19日 优先权日1997年3月19日
发明者高桥一树, 三浦治雄, 西田秀夫, 高桥直彦, 福岛康雄 申请人:株式会社日立制作所