专利名称：制冷机用磁悬浮涡轮增压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制冷机用磁悬浮涡轮增压装置。
技术背景目前，常见的蒸汽压缩式制冷机进行制冷循环时，制冷剂蒸发后以气态 形式被压縮机吸入，经压縮后进入热交换器，再经过节流装置或膨胀机(一 般以定流量节流机构(如毛细管)居多实现制冷)完成循环。这样，制冷工 质一般以过热状态进入压缩机，工质体积有较大膨胀即比容增大，从而使得 实际参与制冷循环的工质质量相对减少；在压縮机输入功率确定的前提下， 压縮机为实现制冷必需保证一定的压縮比，则制冷系统的输气量变小，同时 压縮机主轴和支撑轴承之间运转时存在摩擦力，出现电机的输入功率小，压 縮机发热等问题，设备制冷能力降低，压縮机工作环境恶劣时，制冷设备效 率极低，甚至不能正常使用。发明内容本实用新型目的是提供一种制冷机用磁悬浮涡轮增压装置，通过制冷系 统排气或者外力驱动，增大压縮机的输气量，有效增加制冷工质循环量，减 小电机运转时的摩擦力，提高了制冷机的制冷量和电机效率。本实用新型的技术方案是 一种制冷机用磁悬浮涡轮增压装置，所述涡 轮增压装置包括低压涡轮组件、轴承组件和驱动组件，所述低压涡轮组件设 于轴承组件的一侧，而驱动组件设于轴承组件的另一侧，轴承组件内侧中心 设有一涡轮轴，其轴向两端延伸进入低压涡轮组件与驱动组件的内侧，与低 压涡轮组件与驱动组件内侧的转动件连接。本实用新型进一步的技术方案是 一种制冷机用磁悬浮涡轮增压装置， 所述涡轮增压装置包括低压涡轮组件、轴承组件和驱动组件，所述低压涡轮 组件设于轴承组件的一侧，而驱动组件设于轴承组件的另一侧，轴承组件内 侧中心设有一涡轮轴，其轴向两端延伸进入低压涡轮组件与驱动组件的内 侧，与低压涡轮组件与驱动组件内侧的转动件连接；所述轴承组件为磁悬浮 轴承，其包括设于涡轮轴推力盘两侧的轴向平衡磁体和轴向位移传感器、设于轴承组件两端分别靠近低压涡轮组件与驱动组件的径向平衡磁体和径向 位移传感器，所述涡轮轴悬浮于径向平衡磁体内侧；所述低压涡轮组件包括低压涡轮壳体、设于低压涡轮壳体径向中心部位的低压制冷剂吸气口、设于 低压涡轮壳体外直径上的低压制冷剂排气口以及准确安装在涡轮轴上的低 压涡轮；所述驱动部分为压縮机高压排气驱动的涡轮增压器，其包括高压涡 轮壳体、设于高压涡轮壳体外直径上的高压制冷剂吸气口、设于高压涡轮壳 体上与轴承组件相对应的另一侧的高压制冷剂排气口以及准确安装在涡轮 轴上的高压涡轮。本实用新型更为详细的技术方案是 一种制冷机用磁悬浮涡轮增压装 置，所述涡轮增压装置包括低压涡轮组件、轴承组件和驱动组件，所述低压 涡轮组件设于轴承组件的一侧，而驱动组件设于轴承组件的另一侧，轴承组 件内侧中心设有一涡轮轴，其轴向两端延伸进入低压涡轮组件与驱动组件的 内侧，与低压涡轮组件与驱动组件内侧的转动件连接；所述轴承组件为磁悬 浮轴承，其包括设于涡轮轴推力盘两侧的轴向平衡磁体和轴向位移传感器、设于轴承组件两端分别靠近低压涡轮组件与驱动组件的径向平衡磁体和径 向位移传感器，所述涡轮轴悬浮于径向平衡磁体内侧；所述径向平衡磁体为 圆环结构，其圆环内侧均匀分布有多个磁体电极，由缠绕其上的电流引线分 成径向水平和垂直两个方向的两对电磁体；所述径向、轴向位移传感器、分 别与相应的磁悬浮轴承控制器相连，磁悬浮轴承控制器又分别与相应的电磁 体相连；所述磁悬浮轴承控制器与电磁体之间还连接有功率放大器；所述磁 悬浮轴承组件密封设置；所述低压涡轮组件包括低压涡轮壳体、设于低压涡 轮壳体径向中心部位的低压制冷剂吸气口、设于低压涡轮壳体外直径上的低 压制冷剂排气口以及准确安装在涡轮轴上的低压涡轮；所述驱动部分为压縮 机高压排气驱动的涡轮增压器，其包括高压涡轮壳体、设于高压涡轮壳体外 直径上的高压制冷剂吸气口、设于高压涡轮壳体上与轴承组件相对应的另一 侧的高压制冷剂排气口以及准确安装在涡轮轴上的高压涡轮。 本实用新型优点是
1. 本实用新型将涡轮增压装置与制冷系统配合使用，改善制冷循环， 并将磁悬浮技术应用到该装置中间的连接轴承部分，降低单位制冷量的功 耗。
2. 本实用新型采用适合制冷工质输送的涡旋叶片，噪声低、流量大、 工质流动流畅均匀，对压縮机回气进行有效调节。3. 本实用新型在中间部位的连接、支撑轴承处采用磁悬浮技术，大大 降低涡轮增压装置运转时轴承部的摩擦损失，改善了轴承系统的运行环境， 不仅提高系统工作效率，而且延长了主轴的使用寿命。4. 本实用新型充分利用涡轮增压装置输气量大，气体压縮比适中的特 点，弥补了压縮机在大压縮比的情况下输气量小的缺点，在同一功耗下工作 的压缩机实际输气系数大大提高，使得参加循环的制冷剂质量增加，制冷功 率提高；改善了压縮机工作环境，系统运行更加稳定，延长制冷设备使用寿 命。5. 本实用新型采用磁悬浮支撑轴承技术，省去油润滑系统，使得设备 的维护简化，可操作性更强。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型轴承的结构示意图；图3为本实用新型轴承径向平衡磁体的结构示意图。其中l低压制冷剂吸气口； 2低压制冷剂排气口； 3低压涡轮壳体；4 轴承组件；5驱动组件；6低压涡轮；7涡轮轴；8高压涡轮壳体；9高压制 冷剂吸气口； IO高压涡轮；ll高压制冷剂排气口； 12径向位移传感器；13 径向平衡磁体；14轴向位移传感器；15轴向平衡磁体；16推力盘；17电流 引线；18磁体电极；19磁悬浮轴承控制器；20功率放大器。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例如图1至图3所示， 一种制冷机用磁悬浮涡轮增压装置，所述 涡轮增压装置包括低压涡轮组件、轴承组件4和驱动组件5，所述低压涡轮组件设于轴承组件4的一侧，而驱动组件5设于轴承组件的另一侧，轴承组 件4内侧中心设有一涡轮轴7，其轴向两端延伸进入低压涡轮组件与驱动组 件5的内侧，与低压涡轮组件与驱动组件5内侧的转动件连接。驱动组件5 驱动涡轮轴7转动工作，低压涡轮组件为径向外流式压气机。所述低压涡轮组件包括低压涡轮壳体3、设于低压涡轮壳体3径向中心 部位的低压制冷剂吸气口 1、设于低压涡轮壳体3外直径上的低压制冷剂排 气口 2以及准确安装在涡轮轴7上的低压涡轮6。所述驱动部分5为压縮机高压排气驱动的涡轮增压器，其包括高压涡轮 壳体8、设于高压涡轮壳体8外直径上的高压制冷剂吸气口 9、设于高压涡 轮壳体8上与轴承组件4相对应的另一侧的高压制冷剂排气口 11以及准确 安装在涡轮轴7上的高压涡轮10。经压縮机压縮后的制冷剂气体由高压制冷剂吸气口 9进入，对高压涡轮 IO作用，由高压涡轮带动涡轮轴7来驱动低压涡轮6转动。从蒸发器回来 的制冷剂蒸气由低压制冷剂吸气口 1进入，经过低压涡轮叶片后，再从低压 制冷剂排气口 2流出，完成对低压制冷剂气体输送。排出的制冷剂由压縮机 吸气口进入压縮机，压縮后成为高压气态的制冷剂由高压制冷剂吸气口 9送 入高压涡轮后，由高压制冷剂排气口 11排出，进入系统参加制冷循环。所述轴承组件4为磁悬浮轴承，通过它实现对涡轮轴7的精确定位，并 由涡轮轴7来支撑和连接低压涡轮组件和驱动组件5。所述磁悬浮轴承包括 两个径向平衡磁体13, —个轴向平衡磁体15，两个径向位移传感器12， 一 个轴向位移传感器14。所述磁悬浮轴承组件4密封设置且该轴承系统不可 承受过多载荷，主要用于精确定位叶轮的位置，使其尽可能靠近涡壳体的轮 廓型线。轴向平衡磁体15设置在涡轮轴7推力盘16的两侧，通过对推力盘16 的吸引实现轴向位移的控制，轴向位移传感器14设于推力盘16的一侧面。径向平衡磁体13和径向位移传感器12设于轴承组件4分别靠近低压涡 轮组件与驱动组件5的两端，所述涡轮轴7悬浮于径向平衡磁体13内侧。所述径向平衡磁体13为圆环结构，其圆环内侧均匀分布有八个磁体电 极18，由缠绕其上的电流引线17分成径向水平和垂直两个方向的两对电磁 体。所述径向、轴向位移传感器12、 14分别与相应的磁悬浮轴承控制器19 相连，磁悬浮轴承控制器19又分别与相应的电磁体相连；所述磁悬浮轴承 控制器19与电磁体之间还连接有功率放大器20。涡轮轴7在轴向或径向发生的位移时，通过轴、径向位移传感器14、 12进行监控，测量信号被送入磁悬浮轴承控制器19，处理器会根据模拟信 号大小来产生相应的控制信号，经过功率放大器20后产生的控制电流改变 轴、径向平衡磁体之间的吸引力，产生反向轴、径向位移，实现对涡轮轴7轴、径向平衡的控制。使得涡轮轴运转时处于无摩擦，且轴向、径向平衡的 悬浮状态。本实用新型对制冷系统的循环方式进行了优化，充分发挥涡轮增压器的 压縮比小，输气量大的特点，弥补压縮机在高压缩比情况下输气量小的不足， 提高压缩机输气系数，在同一电功率的情况下，有效增加了系统中实际参加 制冷的制冷剂流量，制冷量大为提高，获得较高的能效比，同时制冷压縮机 的使用寿命增加，适用范围更加广泛；将磁悬浮技术应用到涡轮增压装置的 轴承系统上，增压装置涡轮轴运转时处于无摩擦的悬浮状态，不仅提高运行 效率，而且改善涡轮轴运行工况，涡轮轴的使用寿命明显增加。
权利要求1.一种制冷机用磁悬浮涡轮增压装置，其特征在于所述涡轮增压装置包括低压涡轮组件、轴承组件(4)和驱动组件(5)，所述低压涡轮组件设于轴承组件(4)的一侧，而驱动组件(5)设于轴承组件的另一侧，轴承组件(4)内侧中心设有一涡轮轴(7)，其轴向两端延伸进入低压涡轮组件与驱动组件(5)的内侧，与低压涡轮组件与驱动组件(5)内侧的转动件连接。
专利摘要本实用新型公开了一种制冷机用磁悬浮涡轮增压装置，所述涡轮增压装置包括低压涡轮组件、轴承组件和驱动组件，所述低压涡轮组件设于轴承组件的一侧，而驱动组件设于轴承组件的另一侧，轴承组件内侧中心设有一涡轮轴，其轴向两端延伸进入低压涡轮组件与驱动组件的内侧，与低压涡轮组件与驱动组件内侧的转动件连接。本实用新型通过制冷系统排气或者外力驱动，增大压缩机的输气量，有效增加制冷工质循环量，减小电机运转时的摩擦力，提高了制冷机的制冷量和电机效率。
文档编号F04D29/08GK201090467SQ200720043510
公开日2008年7月23日 申请日期2007年10月8日 优先权日2007年10月8日
发明者刘明国 申请人:苏州昆拓冷机有限公司