离心压缩机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种离心压缩机，其包括电机和第一级压缩机；所述电机驱动所述第一级压缩机运转；所述电机采用径向静压轴承支撑所述电机转子的转动，采用轴向静压轴承对电机转子的轴向力进行平衡；且所述径向静压轴承和轴向静压轴承均采用气体和液体双相低粘度流体作为润滑介质。本实用新型的离心压缩机，其支撑电机转子的径向静压轴承和轴向静压轴承采用低粘度的液体和气体双相制冷剂的多孔材料静压气浮轴承，它减少了转子的径向和轴向的晃动，因此，允许把叶轮的叶片顶部与蜗壳之间的间隙和密封间隙减少一半，从而提高了离心压缩机效率10个百分点以上。
【专利说明】
离心压缩机
技术领域
[0001]本实用新型涉及中央空调的零部件，尤其涉及一种离心压缩机。
【背景技术】
[0002]离心压缩机广泛应用于大中型中央空调，它由叶轮、扩压器、蜗壳、电机、轴承和机座等组成。电机的转轴由轴承支撑。电机驱动叶轮，高速旋转的叶轮增加了制冷剂气体的能量，扩压器把其中的动能转化为压力，蜗壳沿扩压器的外周收集被压缩的气体并排出离心压缩机。离心压缩机叶轮是中央空调系统中的高速旋转部件，它的可靠性决定了空调机组的可靠性，而离心压缩机的可靠性又由支撑其转子的轴承的可靠性决定。
[0003]离心压缩机小型化面临的挑战是雷诺数减少引起的摩擦损失的增加，叶尖间隙和密封漏气损失的增加。由于制造的原因，小型离心机的叶轮必须是开式，叶尖和密封漏气损失的增加远超过摩擦损失的增加。因此，提高小型离心机效率的必经途径是减少漏气损失，而减少漏气损失的途径是叶尖间隙和密封间隙的尺寸，这就需要减少转子在轴承中的晃动。
[0004]随着空调机组额定制冷量的减少，离心压缩机的转速增加，对轴承提出了更高的要求。普通油膜滑动轴承随转速提高损失急剧增加，滚珠轴承受到转速限制，磁悬浮轴承虽没有摩擦损失，但起停状态轴心晃动大，难以应用于小型空调机组。
[0005]由于转速的提高，受到电机转子材料强度的限制，高速永磁电机的尺寸必须减少，也就是电机的功率密度明显提高，单位体积的发热量增加，传统的在电机壳外部增加水套冷却的方式已难以有效冷却电机定子，而对转子的冷却则毫无办法。
[0006]静压轴承是现有轴承技术中同时具有高转速和高轴心位置精度的支撑结构，具有在小型压缩机中应用的前景。静压轴承有时被称为外部加压轴承，分为液体静压轴承和气体静压轴承，它将高压流体充入轴承和载荷(如旋转轴)之间的间隙，形成高压油膜或气膜托起载荷。静压轴承的优点在于无论载荷是否静止或运动(旋转)，轴承和载荷都被油膜或气膜隔开，因此采用静压轴承的设备运行平稳，在机器起停和正常运行时几乎无摩擦。缺点是需要外部加压设备。
[0007]虽然液体或气体都可以作为静压轴承的工作介质，但液体静压轴承和气体静压轴承在设计和结构上有着不可跨越的区别。如果液体静压轴承用气体供气，或气体静压轴承用液体供液，轴承都不会有承载能力。液体轴承由于采用润滑油作为工作介质，它的高密度和高粘性都要求较厚的油膜厚度，也就是轴承间隙较大，同时高粘度流体在高速旋转的轴承中会产生较大的损失造成轴承发热损坏，不适合在小型高速离心机中应用。与此相反，气浮静压轴承的间隙非常小，常常不到液体静压轴承间隙的1/10，采用低密度流体供气则会降低损失和发热。
[0008]因此，有必要提供一种小型高效离心压缩机组，其高能量密度电机可以得到有效冷却，其转子不仅具有高回转精度而且具有高轴向位置精度，以保证具有比现有压缩机技术更小叶尖和密封间隙的离心叶轮安全高速工作。【实用新型内容】
[0009]本实用新型目的是提供一种离心压缩机，以解决离心压缩机小型化后引起的效率下降问题。
[0010]本实用新型解决技术问题采用如下技术方案:一种离心压缩机，其包括电机和第一级压缩机；
[0011 ]所述电机驱动所述第一级压缩机运转；
[0012]所述电机采用径向静压轴承支撑所述电机转子的转动，采用轴向静压轴承对电机转子的轴向力进行平衡;且所述径向静压轴承和轴向静压轴承均采用气体和液体双相低粘度流体作为润滑介质。
[0013]可选的，所述离心压缩机还包括第二级压缩机，所述电机为双输出电机，且所述电机还驱动所述第二级压缩机运转。
[0014]可选的，所述电机包括电机壳和径向轴承座；
[0015]所述电机壳包括壳体部和端盖部;所述壳体部呈圆筒状，所述端盖部设置于所述壳体部的左端，并封闭所述壳体部左端的开口；所述径向轴承座固定于所述壳体部的右端，并封闭所述壳体部右端的开口 ；
[0016]所述电机壳内可转动地设置有转子；
[0017]所述径向轴承座中沿左右方向开设有右通孔，所述径向轴承座的右通孔的内壁面上开设有右气液槽，而且所述右通孔内设置有右径向静压轴承的右多孔材料衬套，所述转子的右端设置于所述右多孔材料衬套内；
[0018]所述端盖部中沿左右方向开设有左通孔，所述端盖部的左通孔的内壁面上开设有左气液槽，而且所述左通孔内设置有左径向静压轴承的左多孔材料衬套，所述转子的左端设置于所述左多孔材料衬套内；
[0019]所述转子的左端还通过轴向静压轴承支撑于所述端盖部上；
[0020]所述左径向静压轴承、右径向静压轴承和轴向静压轴承均为由低粘度的气态和液态双相流体作为润滑介质的多孔材料静压轴承；
[0021]所述第一级压缩机包括第一蜗壳和第一叶轮;所述第二级压缩机包括第二蜗壳和第二叶轮;所述第一蜗壳固定于所述端盖部上，并位于所述端盖部的左侧，所述第一叶轮固定于所述电机的转子的左端，并位于所述第一蜗壳内；所述第二蜗壳固定于所述径向轴承座上，且位于所述径向轴承座的右侧，所述第二叶轮固定于所述电机的转子的右端，并位于所述第二蜗壳内。
[0022]可选的，所述第一叶轮和第二叶轮均为开式叶轮，所述第一叶轮的叶片顶部与所述第一蜗壳的间隙小于10um;所述第二叶轮的叶片顶部与所述第二蜗壳的间隙小于10um0
[0023]可选的，所述电机还包括定子，所述定子位于所述转子和壳体部之间，所述定子由硅钢片和线圈组成，所述线圈缠绕于所述硅钢片上;所述壳体部的内壁面上形成有环形槽，所述环形槽的轴心线与所述壳体部的轴心线重合，且所述硅钢片的左右方向的宽度大于所述环形槽左右方向上的宽度，所述硅钢片安装于所述壳体部的内壁，并覆盖所述环形槽，由此在所述硅钢片和所述电机壳内壁面之间形成空腔;所述壳体部上还开设有用于低粘度双相流体进入的进入通道和用于低粘度双相流体排出的排出通道;所述进入通道与所述环形槽连通;所述壳体部上还开设有左冷却通道和右冷却通道;所述左冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子左侧的容置空间；所述右冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子右侧的容置空间。
[0024]可选的，所述径向轴承座上开设有右气体通道，所述右气体通道与所述右气液槽连通;所述端盖部上开设有左气体通道，所述左气体通道与所述左气液槽连通。
[0025]可选的，所述轴向静压轴承包括两个推力轴承、调整环和推力盘;所述推力轴承均包括碟形座和多孔材质环;所述碟形座上开设有容置槽，所述多孔材质环设置于所述容置槽内；且所述多孔材质环内开设有流体通道;所述碟形座内开设有气体通道;所述气体通道与所述流体通道连通;所述两个推力轴承的多孔材质环相对设置，所述调整环位于所述两个推力轴承的蝶形座之间；所述推力盘固定于所述转子上，并位于所述两个推力轴承的多孔材质环之间。
[0026]可选的，所述离心压缩机还包括供气系统，所述供气系统包括冷凝器和加热罐;所述冷凝器的进口与所述第二级压缩机的出口连通，所述加热罐的进口与所述冷凝器的出口连通，所述加热罐的出口与所述径向静压轴承的气液槽和轴向静压轴承的气体通道连通。
[0027]可选的，所述供气系统还包括存储罐，所述加热罐的出口通过第一单向阀与所述存储罐的进口连通，所述存储罐的出口与所述径向静压轴承的气液槽和轴向静压轴承的气体通道连通;所述第二级压缩机的出口还通过第二单向阀与所述存储罐的进口连通;所述第一单向阀仅允许气体从加热罐流动至存储罐;所述第二单向阀仅允许气体从第二级压缩机流入存储罐。
[0028]本实用新型具有如下有益效果:本实用新型的离心压缩机，其包括电机，且所述电机中，支撑电机转子的径向静压轴承和轴向静压轴承采用低粘度的液体和气体双相制冷剂的多孔材料静压气浮轴承，它减少了转子的径向和轴向的晃动，因此，允许把叶轮的叶片顶部与蜗壳之间的间隙和密封间隙减少一半(减少至小于10um)，从而提高了离心压缩机效率10个百分点以上;而且进入到径向静压轴承和轴向静压轴承中的液体还具有增加径向静压轴承和轴向静压轴承的承载力和冷却径向静压轴承、轴向静压轴承及电机转子的作用。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型离心压缩机的结构示意图；
[0030]图2为本实用新型的供气系统的结构示意图；
[0031]图3为本实用新型的电机的结构示意图；
[0032]图4为本实用新型的径向轴承座的结构示意图；
[0033]图5为本实用新型的轴向静压轴承的结构示意图；
[0034]图6为本实用新型的推力轴承的结构示意图；
[0035]图中标记示意为:1-径向轴承座;2-壳体部;3-端盖部;4-硅钢片;5-线圈；6_环形槽;7-进入通道;8-排出通道;9-左冷却通道；10-右冷却通道；11-转子；12-右多孔材料衬套；13-左多孔材料衬套;14-右密封;15-轴向静压轴承；16-左密封;17-调整环；18-碟形座；19-多孔材质环;20-推力盘;21-第一蜗壳;22-第一叶轮;23-第二蜗壳;24-第二叶轮;31_7令凝器;32-加热罐;33-存储罐;34-第一单向阀；35-第二单向阀；36-第一开关阀；37-第二开关阀；38-经济器;39-电子膨胀阀。
【具体实施方式】
[0036]下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
[0037]实施例1
[0038]本实施例提供了一种离心压缩机，尤其是一种小型离心压缩机，其包括电机、第一级压缩机和/或第二级压缩机。
[0039]所述电机驱动所述第一级压缩机和第二级压缩机运转，本实施例中，所述电机为高速永磁电机，且所述高速永磁电机采用径向静压轴承支撑所述电机转子的转动，采用轴向静压轴承对电机转子的轴向力进行平衡;且所述径向静压轴承和轴向静压轴承均采用气体和液体双相低粘度流体作为润滑介质。
[0040]本实施例中，当其仅包括第一级压缩机时，所述离心压缩机为单级压缩机，当其包括第一级压缩机和第二级压缩机时，其为双级压缩机，此时，所述电机为双输出电机，且所述第一级压缩机设置于所述电机的左端，所述第二级压缩机设置于所述电机的右端。
[0041]优选地，所述电机包括电机壳和径向轴承座I;
[0042]所述电机壳包括壳体部2和端盖部3，所述壳体部呈圆筒状，在所述壳体部中，沿所述壳体部的轴向形成有贯通所述壳体部的容置空间，所述端盖部设置于所述壳体部的左端，并封闭所述壳体部左端的开口，本实施例中，所述壳体部与所述端盖部可以一体成型，例如通过压力铸造的方法形成所述电机壳。
[0043]所述径向轴承座固定于所述电机壳(壳体部)的右端，并封闭所述壳体部右端的开口，本实施例中，所述电机壳与所述径向轴承座一起将所述容置空间封闭，从而防止进入所述容置空间内的双相低粘度流体中的气体不会泄漏至所述容置空间的外部。
[0044]所述电机壳的内壁上安装有定子，本实施例中，所述定子由硅钢片4和线圈5组成，所述线圈缠绕于所述硅钢片上；在硅钢片外侧的线圈形成为所述定子的端部;所述硅钢片的部分与所述电机壳热装配合，即所述硅钢片可以将其产生的热量传导至所述电机壳。本实施例中，所述壳体部的内壁面上形成有环形槽6，所述环形槽的轴心线与所述壳体部的轴心线重合，且所述硅钢片的左右方向的宽度大于所述环形槽左右方向上的宽度，当将所述硅钢片安装于所述壳体部的内壁时，所述硅钢片覆盖所述环形槽，并且在所述硅钢片和所述电机壳内壁面之间形成空腔，所述空腔即为所述环形槽。此时，所述空腔可以用于储存低粘度双相流体。
[0045]本实施例中，为将低粘度双相流体供应于所述环形槽，所述电机壳上还开设有用于低粘度双相流体进入的进入通道7和用于低粘度双相流体排出的排出通道8;所述进入通道与所述环形槽连通;所述排出通道与蒸发器连接，从而可以使得电机壳中的压力等于蒸发器的饱和压力。
[0046]本实施例中，为实现对所述定子的端部进行冷却，所述壳体部上还开设有左冷却通道9和右冷却通道10;所述左冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子左侧的容置空间；所述右冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子右侧的容置空间，当通过所述进入通道供应低粘度双相流体时，所述低粘度双相流体可以进入所述定子的左右两侧，从而可以有效地对所述定子左右两侧的端部进行冷却。
[0047]本实施例中，所述电机壳内还设置有转子11，所述转子同轴地设置于所述定子内。本实施例中，所述转子的两端分别通过左径向静压轴承和右径向静压轴承支撑于电机壳上，且所述转子的左端通过轴向静压轴承支撑于电机壳上，从而所述转子在所述径向静压轴承的支撑下，能够在电机定子内高速转动，而且在所述轴向静压轴承的支撑下，承载左右两个方向的轴向推力，使得所述转子的轴向位置具有较高的精度。
[0048]所述右径向静压轴承包括右多孔材料衬套12，本实施例中，所述径向轴承座中沿左右方向开设有右通孔，所述径向轴承座的右通孔的内壁面上开设有右气液槽，而且所述右多孔材料衬套设置于所述右通孔内，所述转子的右端设置于所述右多孔材料衬套内，从而使得高温高压的气液双相制冷剂能够从右气液槽渗透过多孔材料进入到右径向静压轴承与转子之间的微小间隙，在间隙中气体和液体制冷剂共同提供对转子的支撑，由于液体不可压，它比完全气体轴承具有更高的承载力和刚度。进入到间隙的流量与多孔材料两边的压力差有关，减压的过程也是降温的过程，一部分液体制冷剂会因减压而气化得到低温气体制冷剂和液体制冷剂，从而冷却该右径向静压轴承和转子。
[0049]所述左径向静压轴承包括左多孔材料衬套13，本实施例中，所述端盖部中沿左右方向开设有左通孔，所述端盖部的左通孔的内壁面上开设有左气液槽，而且所述左多孔材料衬套设置于所述左通孔内，所述转子的左端设置于所述左多孔材料衬套内，从而使得高温高压的气液双相制冷剂能够从左气液槽渗透过多孔材料进入到左径向静压轴承与转子之间的微小间隙，在间隙中气体和液体制冷剂共同提供对转子的支撑，由于液体不可压，它比完全气体轴承具有更高的承载力和刚度。进入到间隙的流量与多孔材料两边的压力差有关，减压的过程也是降温的过程，一部分液体制冷剂会因减压而气化得到低温气体制冷剂和液体制冷剂，从而冷却该左径向静压轴承和转子。
[0050]本实施例中，所述径向轴承座上开设有右气体通道，所述右气体通道与所述右气液槽连通，同时，所述端盖部上开设有左气体通道，所述左气体通道与所述左气液槽连通。
[0051]本实施例中，为实现对所述右径向静压轴承的密封，所述高速永磁电机还包括右密封14，所述右密封固定于所述径向轴承座上;本实施例中，所述右密封可以为密封件或密封环，当所述右密封为密封盖时，所述右密封覆盖所述转子的右端和右径向静压轴承，此时所述电机为单输出电机，即所述电机的转子的左端能够输出动力；当所述右密封为密封环时，所述转子的右端从所述密封环内穿出，此时所述电机的转子的右端也能够实现动力的输出，所述密封环与所述电机的转子密封接触。
[0052]本实施例中，所述轴向静压轴承15包括相对设置的两个推力轴承组成，所述两个推力轴承之间设置有调整环17，所述推力轴承均包括碟形座18和多孔材质环;所述调整环设置于两个蝶形座18之间，以通过调整所述调整环17的厚度，实现两个推力轴承之间的距离的调节;所述碟形座上开设有容置槽，所述多孔材质环设置于所述容置槽内；且所述多孔材质环19内开设有流体通道;所述碟形座内开设有气体通道;所述气体通道与所述流体通道连通，从而使得进入所述气体通道内的高温高压饱和气体在冷却成低粘度双相流体后，能够进入所述气体通道，从而穿过所述多孔材质环。
[0053]本实施例中，所述两个推力轴承的多孔材质环相对设置，所述两个推力轴承的多孔材质环之间设置有推力盘20，即所述推力盘位于两个相对放置的推力轴承之间的空腔内，且所述转子包括一轴肩，所述转子穿过所述推力盘，所述推力盘与所述轴向相配合，并固定于所述转子上，从而通过控制所述推力盘的位置实现对转子的轴向位置的限制。
[0054]当低粘度双相流体进入穿过所述多孔材质环之后，进入到多孔材质环和推力盘之间的间隙，从而可以使推力盘保持在不与推力轴承的多孔材质环接触的位置，进而实现对转子的轴向位置的限定;本实施例中，所述流体通道从所述多孔材质环的圆周面沿其径向向内延伸。
[0055]所述轴向静压轴承位于所述左径向静压轴承的左侧，本实施例中，为实现对所述左径向静压轴承的密封，所述高速永磁电机还包括左密封，所述左密封固定于所述端盖部上，且所述左密封16为密封环，所述转子的左端从所述密封环内穿出，此时所述电机的转子的左端能够实现动力的输出，所述密封环与所述电机的转子密封接触。
[0056]所述第一级压缩机包括第一蜗壳和第一叶轮;所述第二级压缩机包括第二蜗壳和第二叶轮;所述第一蜗壳固定于所述端盖部上，并位于所述端盖部的左侧，所述第一叶轮固定于所述电机的转子的左端，并位于所述第一蜗壳内，当所述电机驱动所述第一叶轮转动时，第一叶轮能够使得进入所述第一蜗壳内的制冷剂被压缩;本实施例中，所述第二蜗壳固定于所述径向轴承座上，且位于所述径向轴承座的右侧，所述第二叶轮固定于所述电机的转子的右端，并位于所述第二蜗壳内，当所述电机驱动所述第二叶轮转动时，所述第二叶轮能够使得进入所述第二蜗壳内的制冷剂被压缩;而且更优选地，所述第一叶轮和第二叶轮均为开式叶轮，并且所述叶轮的叶片顶部与所述蜗壳的间隙小于lOOum，由此，使得本实用新型的离心压缩机的效率相比于现有技术提高10%以上。
[0057]本实施例中，为实现对所述径向静压轴承和轴向静压轴承的供气，所述离心压缩机还包括供气系统，所述供气系统包括冷凝器31和加热罐32;所述冷凝器的进口与所述第二级压缩机的出口连通，所述加热罐的进口与所述冷凝器的出口连通，所述加热罐的出口与所述径向静压轴承的气液槽和轴向静压轴承的气体通道连通。
[0058]所述加热罐用于加热其中的低粘度双相流体，以提高流体的饱和温度，双相流体的特性表明:高的饱和温度对应着高的饱和压力;所述加热罐中装有挡液板以调整对静压轴承(包括左径向静压轴承，右径向静压轴承和轴向静压轴承)的供气的含液量。
[0059]对于径向静压轴承而言，来自加热罐的饱和气体进入到径向静压轴承的气液槽；即所述加热罐的气体出口与所述径向静压轴承的气液槽(或者气体通道)连通，由于径向静压轴承的温度均低于加热罐的温度，气体制冷剂(低粘度双相流体的一个例子)在此冷却成为气液两相流体。经过径向静压轴承的多孔材料衬套，气液两相流体进入到径向静压轴承与转子之间的微小间隙。在径向静压轴承的两端，间隙中的气体压力降为冷凝器中的饱和压力。在间隙的轴向中心位置压力较高，随着气液两相流体在间隙中向两端流动，压力逐步降低，液体气化，冷却径向静压轴承和转子。
[0060]对于轴向静压轴承而言，来自加热罐的饱和气体进入到轴向静压轴承的气体通道，即所述加热罐的气体出口与所述轴向静压轴承的气体通道连通，由于轴向静压轴承的温度均低于加热罐的温度，气体制冷剂在此冷却成为气液两相流体。经过轴向静压轴承的多孔材料环，气液两相流体进入到静压轴承与推力盘之间的微小间隙。在轴向静压轴承的边缘，间隙中的气体压力降为冷凝器中的饱和压力。在间隙的径向中心位置压力较高，随着气液两相流体在间隙中向两端流动，压力逐步降低，液体气化，冷却静压轴承和推力盘。
[0061]当然，本实施例中，也可以使用存储罐33对加热罐出口所排出的高温气体制冷剂进行缓冲，且所述加热罐和存储罐之间设置有第一单向阀34，所述第一单向阀仅允许气体从加热罐流动至存储罐;此时，所述加热罐的出口通过第一单向阀与所述存储罐的进口连通，所述存储罐的出口与所述径向静压轴承的气液槽和轴向静压轴承的气体通道连通。
[0062]本实施例中，当所述第二级压缩机排出的气体制冷剂的压力较高时，可以直接对径向静压轴承和轴向静压轴承进行供气，本实施例中，所述第二级压缩机的出口通过第二单向阀35连接至所述存储罐的进口，所述第二单向阀仅允许流体从第二级压缩机进入存储罐。
[0063]为对从所述冷凝器向所述加热罐流入的流体进行通断控制，本实施例中，所述冷凝器的出口通过第一开关阀36与加热罐的入口连通，且所述经济器的出口通过第二开关阀37与加热罐的入口连通，此时，本实施例的供气系统的工作原理为:
[0064]第一步:在所述离心压缩机运转之前，所述供气系统处于同一个压力，但是由于经济器38的位置较低，而且加热罐的位置比经济器的位置还要低，制冷剂液体由于重力作用存储在经济器中，然后打开第一开关阀和第二开关阀为加热罐补液，补液完成后，关闭第一开关阀和第二开关阀；
[0065]第二步:加热罐通电以加热制冷剂，制冷剂温度升高，压力也同时升高；
[0066]第三步:随着加热罐中压力升高，第一单向阀导通，加热罐中的气体和液体双相制冷剂进入存储罐，存储罐立即向径向静压轴承和轴向静压轴承供入气体和液体双相制冷剂。由于径向静压轴承和轴向静压轴承耗气量远小于加热罐产生的高压流体，存储罐中有气体和液体双相制冷剂结存。与此同时，加热罐中的液位下降，但由于制冷剂气体的单位质量的体积大约为液体的100倍，加热罐的液位下降缓慢。加热罐继续加热，加热罐和存储罐中的压力继续上升达到轴承正常工作压力。
[0067]第四步:加热罐断电，第一单向阀自动关闭，电机通电启动。
[0068]第五步:随着电机的启动，离心压缩机处于工作状态，冷凝器-蒸发器回路工作，蒸发器中的温度压力同时降低，径向静压轴承和轴向静压轴承的排气回路的压力同时降低，使得径向静压轴承和轴向静压轴承的供气与排气之间的压差增加，但随着存储罐中气体的减少，存储罐中压力降低，径向静压轴承和轴向静压轴承进出口压差也在降低;第一单向阀自动打开为存储罐补充液体，液气体化造成加热罐和存储罐中压力和温度的降低；
[0069]第六步:离心压缩机正常工作后，如果第二级压缩机的排气压力大于存储罐中的压力，则第二级压缩机经第二单向阀为存储罐充气，存储罐继续为轴承供气；
[0070]第七步:当加热罐中的液位低于一定值时，第二开关阀短暂缓慢打开降低加热罐中的压力，然后关闭第二开关阀，打开第一开关阀为加热罐补充液体至指定高度;启动加热罐中的加热器至指定温度/压力。加热罐及补液过程的设计保证补液过程中存储罐持续为轴承供气。
[0071]第八步:电机断电后，离心压缩机停止转动，关闭第一开关阀和第二开关阀。
[0072]本实施例中，所述低粘度双相流体可以为制冷剂，制冷剂具有粘性系数低的特点，制冷剂气化时，能够得到低温的气体制冷剂，从而对使用电机定子和转子进行冷却。
[0073]从所述径向静压轴承和轴向静压轴承所排出的气体制冷剂和液体制冷剂，以及冷却所述电机的定子的制冷剂，通过排出通道进入蒸发器，并通过蒸发器进入所述第一级压缩机。
[0074]为实现对所述电机的定子的冷却，所述供气系统还包括经济器，所述经济器的进口与所述冷凝器的出口连通，优选地，所述冷凝器的出口通过电子膨胀阀39与所述经济器的进口连通，所述经济器的出口通过电子膨胀阀与所述电机的进入通道连通，以将气体和液体双向制冷剂供入电机内，用于对电机的定子进行冷却。
[0075]本实施例中，所述经济器的出口还与所述第二级压缩机的进口连通，且所述经济器的出口还通过电子膨胀阀与所述蒸发器的进口连通，所述蒸发器的出口与所述第一级压缩机的进口连通，以实现本离心压缩机的气体和液体双相制冷剂的循环。
[0076]本实用新型的小型离心压缩机具有旋转速度高和叶轮为开式的特点，开式叶轮叶顶的间隙由轴承间隙决定，同一种轴承技术无论叶轮大小都要求同样尺寸的叶顶间隙，这导致小型开式叶轮顶部的漏气占叶轮流量的百分比显著增加，降低了小型离心机的效率。本实用新型的开始叶轮的顶部的漏气能够减少一半，由此使得小型离心压缩机的效率提升10个百分点以上。
[0077]本实用新型的离心压缩机，其电机的转子采用汽液双相静压轴承支撑，而且采用永磁转子以减少转子的能量损失和发热；制冷剂为静压轴承进行润滑和为电机冷却；由于径向静压轴承的高回转精度和轴向静压轴承的高轴向位置精度，它允许离心压缩机的开式叶轮采用比现有技术更小的叶尖和密封间隙，减少离心压缩机的漏气，提高离心压缩机的性能。可见本实用新型的离心压缩机解决了普通静压气浮轴承在制冷压缩机中采用气体制冷剂供气面临的问题，即当轴承温度或电机温度低于供气温度时，制冷剂会冷却变成液体，使气体静压轴承失效。本实用新型采用多孔材料双相静压轴承，这样无论轴承供气是气体、液体或汽液双相，离心压缩机都可以安全高速旋转，并且液体在轴承中气化提高了轴承的承载力，还实现了对轴承和压缩机转子的冷却。
[0078]以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
[0079]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种离心压缩机，其特征在于，包括电机和第一级压缩机； 所述电机驱动所述第一级压缩机运转； 所述电机采用径向静压轴承支撑所述电机转子的转动，采用轴向静压轴承对电机转子的轴向力进行平衡;且所述径向静压轴承和轴向静压轴承均采用气体和液体双相低粘度流体作为润滑介质。2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，还包括第二级压缩机，所述电机为双输出电机，且所述电机还驱动所述第二级压缩机运转。3.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，所述电机包括电机壳和径向轴承座； 所述电机壳包括壳体部和端盖部;所述壳体部呈圆筒状，所述端盖部设置于所述壳体部的左端，并封闭所述壳体部左端的开口；所述径向轴承座固定于所述壳体部的右端，并封闭所述壳体部右端的开口； 所述电机壳内可转动地设置有转子； 所述径向轴承座中沿左右方向开设有右通孔，所述径向轴承座的右通孔的内壁面上开设有右气液槽，而且所述右通孔内设置有右径向静压轴承的右多孔材料衬套，所述转子的右端设置于所述右多孔材料衬套内； 所述端盖部中沿左右方向开设有左通孔，所述端盖部的左通孔的内壁面上开设有左气液槽，而且所述左通孔内设置有左径向静压轴承的左多孔材料衬套，所述转子的左端设置于所述左多孔材料衬套内； 所述转子的左端还通过轴向静压轴承支撑于所述端盖部上； 所述左径向静压轴承、右径向静压轴承和轴向静压轴承均为由低粘度的气态和液态双相流体作为润滑介质的多孔材料静压轴承； 所述第一级压缩机包括第一蜗壳和第一叶轮;所述第二级压缩机包括第二蜗壳和第二叶轮;所述第一蜗壳固定于所述端盖部上，并位于所述端盖部的左侧，所述第一叶轮固定于所述电机的转子的左端，并位于所述第一蜗壳内；所述第二蜗壳固定于所述径向轴承座上，且位于所述径向轴承座的右侧，所述第二叶轮固定于所述电机的转子的右端，并位于所述第二蜗壳内。4.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一叶轮和第二叶轮均为开式叶轮，所述第一叶轮的叶片顶部与所述第一蜗壳的间隙小于10um;所述第二叶轮的叶片顶部与所述第二蜗壳的间隙小于10um05.根据权利要求4所述的离心压缩机，其特征在于，所述电机还包括定子，所述定子位于所述转子和壳体部之间，所述定子由硅钢片和线圈组成，所述线圈缠绕于所述硅钢片上；所述壳体部的内壁面上形成有环形槽，所述环形槽的轴心线与所述壳体部的轴心线重合，且所述硅钢片的左右方向的宽度大于所述环形槽左右方向上的宽度，所述硅钢片安装于所述壳体部的内壁，并覆盖所述环形槽，由此在所述硅钢片和所述电机壳内壁面之间形成空腔;所述壳体部上还开设有用于低粘度双相流体进入的进入通道和用于低粘度双相流体排出的排出通道;所述进入通道与所述环形槽连通;所述壳体部上还开设有左冷却通道和右冷却通道;所述左冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子左侧的容置空间；所述右冷却通道的一端与所述进入通道连通，另一端连通于所述定子右侧的容置空间。6.根据权利要求5所述的离心压缩机，其特征在于，所述径向轴承座上开设有右气体通道，所述右气体通道与所述右气液槽连通;所述端盖部上开设有左气体通道，所述左气体通道与所述左气液槽连通。7.根据权利要求6所述的离心压缩机，其特征在于，所述轴向静压轴承包括两个推力轴承、调整环和推力盘;所述推力轴承均包括碟形座和多孔材质环;所述碟形座上开设有容置槽，所述多孔材质环设置于所述容置槽内；且所述多孔材质环内开设有流体通道;所述碟形座内开设有气体通道;所述气体通道与所述流体通道连通;所述两个推力轴承的多孔材质环相对设置，所述调整环位于所述两个推力轴承的蝶形座之间；所述推力盘固定于所述转子上，并位于所述两个推力轴承的多孔材质环之间。8.根据权利要求7所述的离心压缩机，其特征在于，还包括供气系统，所述供气系统包括冷凝器和加热罐;所述冷凝器的进口与所述第二级压缩机的出口连通，所述加热罐的进口与所述冷凝器的出口连通，所述加热罐的出口与所述径向静压轴承的气液槽和轴向静压轴承的气体通道连通。9.根据权利要求8所述的离心压缩机，其特征在于，所述供气系统还包括存储罐，所述加热罐的出口通过第一单向阀与所述存储罐的进口连通，所述存储罐的出口与所述径向静压轴承的气液槽和轴向静压轴承的气体通道连通;所述第二级压缩机的出口还通过第二单向阀与所述存储罐的进口连通;所述第一单向阀仅允许气体从加热罐流动至存储罐;所述第二单向阀仅允许气体从第二级压缩机流入存储罐。
【文档编号】F04D17/10GK205714830SQ201620692825
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】顾发华, 袁鹏, 宋节季, 裴俊谱, 冀伟星, 李飞
【申请人】杭州万辰机电科技有限公司