离心压缩机、用于离心压缩机的叶轮间隙控制装置和用于离心压缩机的叶轮间隙控制方法与流程

本发明总体上涉及一种离心压缩机、用于离心压缩机的叶轮间隙控制装置和用于离心压缩机的叶轮间隙控制方法。更具体而言，本发明涉及一种离心压缩机，该离心压缩机具有旋转轴，该旋转轴对叶轮进行支承并且被轴承所支承，该轴承能沿轴的轴向方向移动，并且该离心压缩机具有冷却介质输送系统，该冷却介质输送系统将冷却介质能调节地供给到离心压缩机的壳体。
背景技术：
：离心压缩机，也被称为径向压缩机或涡轮压缩机，其通过使用转子或叶轮将速度或动能传递至流过离心压缩机的流体来实现升压。离心压缩机的一种应用是对用于冷却器系统的制冷剂进行压缩，该冷却器系统是从介质中移除热量的制冷机器或装置。通常使用诸如水之类的液体作为介质，并且冷却器系统在蒸气压缩制冷循环中运转以冷却液体。该液体接着能通过热交换器进行循环，以根据需要对空气或装备进行冷却。制冷循环的必要副产品是废热，其必须从制冷剂排出到环境空气中，或者为了更高的效率而被回收用于加热目的。包括离心压缩机的冷却器系统有时被称为涡轮冷却器。在常规的(涡轮)冷却器中，制冷剂在离心压缩机中被压缩并被送到热交换器，在上述热交换器中，在制冷剂与热交换介质(液体)之间发生热交换。这种热交换器被称为冷凝器，因为制冷剂在该热交换器中冷凝。其结果是，热量被传递到介质(液体)以加热介质。离开冷凝器的制冷剂通过膨胀阀膨胀，并被送到另一个热交换器，在该热交换器中，在制冷剂与热交换介质(液体)之间发生热交换。该热交换器被称为蒸发器，因为制冷剂在该热交换器中加热(蒸发)。其结果是，热量从液体介质(例如，如上所述的水)传递到制冷剂，从而使液体冷却。来自蒸发器的制冷剂接着返回到离心压缩机，并重复该循环。常规的离心压缩机基本上包括壳体、入口导叶、叶轮、扩散器、马达、各种传感器以及控制器。制冷剂依次流过入口导叶、叶轮以及扩散器。因而，入口导叶联接到离心压缩机的进气端口，而扩散器联接到叶轮的出气端口。入口导叶对进入叶轮的制冷剂气体的流量进行控制。叶轮附接到通过马达旋转的轴。控制器对马达、入口导叶以及膨胀阀进行控制。当马达使轴旋转时，叶轮在壳体内旋转，并且增大流入离心压缩机的制冷剂气体的速度。扩散器用于将由叶轮给出的制冷剂气体的速度(动态压力)转换成(静态)压力。以这种方式，制冷剂在常规的离心压缩机中被压缩。常规的离心压缩机可具有一级或双级。马达驱动一个或多个叶轮。在离心压缩机中使用有两种基本类型的叶轮：开放型叶轮和封闭型叶轮。开放型叶轮具有叶片或刀片，该叶片或刀片从叶轮外部露出或可见。封闭型叶轮具有盖部或护罩，该盖部或护罩从外部覆盖叶片或刀片并被固定到叶片或刀片，使得护罩与叶轮一体旋转。在开放型叶轮的情况下，壳体的围绕叶轮的部分有时被称为“护罩”(下文的“罩盖部”)。具有开放型叶轮的压缩机的罩盖部与封闭型叶轮的护罩的不同之处在于：开放型叶轮的罩盖部固定到壳体且不与叶轮一体旋转。作为常规技术的示例，参见美国专利第7,942,628号和美国专利申请公布第2010/0251750号。技术实现要素：在叶轮与壳体内部之间设置有间隙，使得当叶轮旋转时叶轮不接触壳体。具体而言，在叶轮的轴向向外的表面与壳体的轴向向内的表面之间设置有轴向间隙(例如，参见稍后说明的所示实施方式中的间隙l1、l2、wf1和wf2)。在开放型叶轮的情况下，轴向间隙位于叶轮的叶片或刀片的轴向向外边缘与壳体的罩盖部之间。同时，在封闭型叶轮的情况下，轴向间隙位于护罩的轴向向外的表面(其固定到叶轮的叶片或刀片外部)与壳体的轴向向内的表面之间。另外，在封闭型叶轮的情况下，也可考虑位于叶轮的轴向向内的表面与壳体的轴向向外的表面之间的轴向间隙(例如，参见稍后说明的所示实施方式中的间隙wr1、wr2)。已经发现，由马达的运转和对制冷剂进行压缩的动作产生的热量可能导致压缩机的壳体因热膨胀而膨胀。同时，设置成对马达和/或壳体进行冷却的冷却结构可能导致壳体收缩。因此，在离心压缩机运转期间，叶轮相对于壳体的轴向间隙可能根据诸如壳体的温度变化以及叶轮的轴向外侧上的空间与叶轮的轴向内侧上的空间之间的压差之类的因素而发生变化。轴向间隙的这种变化可能对离心压缩机的性能造成不利影响。例如，若间隙变得太小，则存在叶轮旋转时叶轮将与壳体接触的风险，这可能导致离心压缩机损坏。同时，若轴向间隙变得太大，则从离心压缩机泄漏的制冷剂的量可能增大。制冷剂的过度泄漏可能导致压缩机的效率下降，并且还可能根据所使用的制冷剂的类型而引起环境问题。最佳轴向间隙可根据具体离心压缩机的结构特征而变化，但通常存在实现诸如最小化泄漏之类的因素与维持相对于壳体的安全间隙之间的最佳平衡的轴向间隙或轴向间隙范围。因此，需要一种离心压缩机，其构造成能够在离心压缩机运转期间对叶轮与壳体之间的轴向间隙进行调节。调节轴向间隙的能力根据离心压缩机的结构而变化。例如，若对离心压缩机的叶轮进行支承的旋转轴相对于壳体支承在滚子轴承或平坦滑动轴承上，则可能无法在离心压缩机运转期间调节轴向间隙，因为轴承结构通常不允许轴相对于壳体轴向移动。同时，已经发现，若轴颈轴承(shaftbearing)是磁轴承或流体轴承(例如气体轴承)，则能够通过在轴与壳体之间引起微小位移来调节叶轮的轴向间隙。例如，在磁轴承的情况下，能够通过调节供给到磁轴承的运转电流来调节轴向间隙，使得轴向磁力作用以引起轴相对于壳体的微小位移。在具有仅一个叶轮的单级离心压缩机的情况下，通过调节供给到对轴进行支承的磁轴承的运转电流来对轴向间隙进行调节，这可能是有效的方法。但是，例如，离心式压缩机是双级压缩机，其在一侧具有第一级叶轮而在另一侧具有第二级叶轮，其中，两个叶轮均配置在单个轴的轴向相反的端处，则可能非常难以调节其中一个叶轮的轴向间隙而不影响另一个叶轮的轴向间隙。例如，若供给到至少一个磁轴承的电流被调节成使得第一级叶轮轴向向外移位，以减小相对于壳体的轴向间隙，则与此同时，第二级叶轮的位置将被轴向向内移位，使得第二级叶轮的轴向间隙增大。由于第一级叶轮和第二级叶轮两者的轴向间隙一般都需要以相同的方式调节(即，两者都增大或两者都减小)，因此，将两级中的一级处的轴向间隙调节到最佳值可能导致两级中的另一级处的轴向间隙偏离最佳值而不是偏向最佳值。因此，通过调节供给到磁轴承的电流来对双级压缩机中的第一级叶轮和第二级叶轮两者的轴向间隙进行调节，这是有问题的。因此，还需要一种离心压缩机和叶轮间隙控制装置，其能够通过除了对供给到离心压缩机的磁轴承的电流进行调节之外的方法来对叶轮的轴向间隙进行调节。具体而言，需要一种双级离心压缩机和叶轮间隙控制，其能够以独立的方式或是以对其中一个叶轮的轴向间隙的调节而不会对另一个叶轮的轴向间隙造成不利影响的方式，对第一级叶轮的轴向间隙和第二级压缩机的轴向间隙进行调节。本发明的目的在于提供这种离心压缩机以及用于控制离心压缩机的叶轮间隙的装置和方法。本发明的另一目的在于提供这种离心压缩机和这种叶轮间隙控制装置，不需要可能增加离心压缩机的成本和复杂性的额外的传感器和机械部件。一个或多个上述目的基本上能够通过提供一种包括壳体、第一叶轮、马达、轴和冷却介质输送结构的离心压缩机来实现。壳体具有第一入口部和第一出口部。第一叶轮配置在第一入口部与第一出口部之间。第一叶轮附接到轴，该轴能绕旋转轴线旋转。在第一叶轮与壳体之间存在第一轴向间隔。马达布置在壳体内，以使轴旋转，从而使第一叶轮旋转。马达包括转子和定子，该转子安装在轴上，该定子配置在转子的径向外侧，从而在转子与定子之间形成径向间隔。冷却介质输送结构包括入口导管和出口导管，该入口导管定位成向壳体供给冷却介质，该出口导管定位成将冷却介质从壳体排放出来。冷却介质输送结构构造成改变供给到壳体的冷却介质的流量。轴具有第一端和第二端，第一叶轮附接到轴的第一端。轴在第一端与转子之间的部分通过第一轴承相对于壳体支承。第一轴承能相对于轴沿轴的轴向方向移动。上述目的可通过提供一种包括传感器和控制器的控制装置进一步实现，该控制器被编程为基于由该传感器检测到的值来控制冷却介质向壳体的供给，从而使用壳体的热膨胀和收缩将第一轴向间隔调节为目标轴向间隔。从以下结合附图公开优选实施方式的详细描述，本领域技术人员可以更了解本发明的上述和其它目的、特征、方面以及优点。附图说明现在参照附图，这些附图形成该原始公开的一部分：图1是示出具有根据本发明的双级离心压缩机的双级冷却器系统(具有节热器)的示意图；图2是根据具有开放型叶轮这一特征的第一实施方式的、图1所示的冷却器系统的离心压缩机的立体图，其中，为了进行图示，将上述离心压缩机的一部分切除并且以截面示出；图3是图2所示的离心压缩机的内部部件(例如，轴、叶轮、磁轴承和马达)的简化内侧视图，并示出了叶轮间隙调节；图4是图3所示的离心压缩机的内部部件(例如，轴、叶轮、磁轴承和马达)的简化内侧视图，并且示出了根据第一实施方式的冷却介质输送结构的布置；图5是示出第一实施方式中用于调节第一级叶轮的轴向间隙的控制逻辑的流程图；图6是示出具有封闭型叶轮的第一实施方式的变形例中用于调节第一级叶轮的轴向间隙的控制逻辑的流程图；图7是根据具有封闭型叶轮这一特征的第二实施方式的、图1所示的冷却器系统的离心压缩机的立体图，其中，为了进行图示，将上述离心压缩机的一部分切除并且以截面示出；图8是图7所示的离心压缩机的内部部件(例如，轴、叶轮、磁轴承和马达)的简化内侧视图，并示出了叶轮间隙调节；图9是图8所示的离心压缩机的内部部件(例如，轴、叶轮、磁轴承和马达)的简化内侧视图，并且示出了根据第二实施方式的冷却介质输送结构的布置；图10是示出第二实施方式中用于调节第一级叶轮和第二级叶轮的轴向间隙的控制逻辑的流程图；图11是示出具有开放型叶轮的第二实施方式的变形例中用于调节第一级叶轮和第二级叶轮的轴向间隙的控制逻辑的流程图；图12是示出在第一实施方式和第二实施方式中用于控制壳体温度的控制逻辑的示例的流程图；图13是示出适用于第一实施方式和第二实施方式的冷却介质输送系统的定子和转子冷却流路的第一示例的局部示意图；图14是示出适用于第一实施方式和第二实施方式的冷却介质输送系统的定子和转子冷却流路的第二示例的局部示意图；图15是示出适用于第一实施方式和第二实施方式的冷却介质输送系统的定子和转子冷却流路的第三示例的局部示意图；图16是示出适用于第一实施方式和第二实施方式的冷却介质输送系统的定子和转子冷却流路的第四示例的局部示意图。具体实施方式现将参照附图，对所选择的实施方式(即，第一实施方式、第二实施方式及其变形例)进行说明。本领域技术人员根据本公开将清楚可见，实施方式的以下描述仅提供用于说明，而并非为了限制由所附的权利要求书及其等同物来限定的本发明。具体而言，第一实施方式所示的多个特征可与第二实施方式的各特征互换。例如，尽管第一实施方式具有开放型叶轮、将壳体的第一级侧与第二级侧分隔开的分隔件以及壳体中的波纹管接头这样的特征，但在第二实施方式中，与第二实施方式的封闭型叶轮一起使用分隔件或波纹管接头，这也是可以接受的。首先参照图1，示出了包括本发明一实施方式的离心压缩机22的冷却器系统10。图1的离心压缩机22(22’)是双级压缩机，因此，图1的冷却器系统10是双级冷却器系统。图1的双级冷却器系统还可选地包括节热器26。除了离心压缩机22和将冷却介质供给到离心压缩机22的壳体30的冷却介质输送结构之外，冷却器系统10是常规的冷却器系统。因此，除非与离心压缩机22及离心压缩机22的冷却介质输送结构有关之外，本文将不再对冷却器系统10进行详细讨论和/或说明。然而，对于本领域技术人员而言将清楚可见的是，冷却器系统10的常规部件可以构造成各种方式，而不脱离本发明的范围。在所示实施方式中，冷却器系统10优选是以常规的方式使用冷却水和冷却器水的水冷却器。图1仅示出了可使用根据本发明的离心压缩机22的冷却器系统10的一个示例。例如，将本发明应用于单级离心压缩机，这也是可以接受的。但认为，本发明在双级离心压缩机或具有布置在压缩机的轴向相反端处的两个叶轮的任何其它压缩机中具有特别的优点。现将再次参照图1，对冷却器系统10的部件进行简要说明。冷却器系统10基本上包括串联连接在一起以形成环路制冷循环的冷却器控制器20、离心压缩机22(22’)、冷凝器24、膨胀阀或孔口25、节热器26、膨胀阀或孔口27以及蒸发器28。各种传感器(未示出)配置在冷却器系统10的整个回路中，从而以常规方式控制冷却器系统10。这些传感器和使用来自这些传感器的信息来控制冷却器系统10是常规的，因此，除非与根据本发明的离心压缩机22的控制有关之外，本文将不再详细说明和/或图示。因此，本领域技术人员根据本公开将清楚可见的是，为了简洁起见，除了与离心压缩机22的结构和运转相关之外，已省略了对冷却器系统10的正常运转的说明。离心压缩机22(22’)是双级压缩机。然而，压缩机22可包括三个或更多个叶轮(未示出)，或可以是单级压缩机。本领域技术人员根据本公开将清楚可见的是，尽管本发明适用于单级压缩机，但由于以常规技术对位于第一级侧和第二级侧的叶轮间隙进行调节的问题，因此，本发明特别涉及双级压缩机(例如，离心压缩机22)。因此，双级压缩机22不仅包括单级压缩机的所有部件，而且还包括附加部件。因此，本领域技术人员根据本公开将清楚可见的是，除了与第二级压缩相关的部件和与第二级压缩相关的变型(例如，外壳形状、轴端形状等)之外，对双级压缩机22的描述和图示也适用于单级压缩机。鉴于上述点，并且为了简洁起见，本文仅对双级压缩机22进行详细说明和/或图示。现简要参照图2～图11，本领域普通技术人员根据本公开将认识到，关于叶轮的类型和离心压缩机22(第一实施方式)或22’(第二实施方式)的冷却介质输送结构23或23’的构造存在多种选择。具体而言，离心压缩机22或22’可具有开放型叶轮或封闭型叶轮。而且，壳体30可以设置或不设置将第一级侧与第二级侧分隔开的内部间隔件74，并且可以在第一级侧与第二级侧上设置或不设置用于接收冷却介质的独立供给的独立通道。图1未示出图4和图9所示的冷却介质输送结构23、23’，因为难以在图1中示出冷却介质输送结构的内部布线。然而，本领域技术人员根据本公开将清楚可见的是，如以上在附图说明中指出的那样，图4和图9所示的任一选项能够结合在图1所示的冷却器系统10中。在图10和图11中示出了更详细布置的附加示例。另外，本领域技术人员根据本公开将清楚可见，当不用于向图4和图9所示的离心压缩机22或22’的壳体提供冷却介质时，能够去除冷却器系统10的节热器26。将再次参照图2～图11，对第一实施方式和第二实施方式进行说明。第一实施方式与第二实施方式之间的主要不同在于：第一实施方式具有如下特征，壳体30中的间隔件74将壳体30分隔成第一级侧和第二级侧，独立的冷却介质输送通道23a、23b、23c、23d分别设置于壳体30的第一级侧和第二级侧。相反，第二实施方式不包括间隔件，并且相同的冷却介质输送通道23a’、23b’用于调节第一级侧和第二级侧两侧的叶轮间隙。在第一实施方式与第二实施方式之间存在其它不同，但如前所述，本领域普通技术人员将认识到，这些其它特征中的许多特征能够在两个实施方式之间互换使用。例如，第一实施方式具有壳体30中的波纹管接头这一特征，而第二实施方式不具有波纹管接头这一特征。然而，在第二实施方式中使用波纹管接头也是可以接受的。类似地，第二实施方式具有在旋转轴42与壳体30之间的迷宫式密封件这一特征，但在第一实施方式中使用迷宫式密封件也是可以接受的。现将对第一实施方式和第二实施方式进行详细说明。第一实施方式第一实施方式在图2～图6中示出。在第一实施方式中，压缩机22是双级离心压缩机。离心压缩机22包括收容马达38、第一级叶轮34a和第二级叶轮34b的壳体30。在第一实施方式中，第一级叶轮34a和第二级叶轮34b是开放型叶轮，但第一级叶轮34a和第二级叶轮34b是封闭型叶轮也是可以接受的。如图2和图3所示，马达38配置在第一级叶轮34a与第二级叶轮34b之间。壳体30包括第一入口部31a和第一出口部33a，该第一入口部31a和该第一出口部33a引导制冷剂朝向和远离第一级叶轮34a。类似地，壳体30包括第二入口部31b和第二出口部33b，该第二入口部31b和该第二出口部33b引导制冷剂朝向和远离第二级叶轮34b。离心压缩机22还包括：第一级入口导叶32a，其配置在第一入口部31a与第一级叶轮34a之间；以及第一扩散器/蜗壳36a，其配置在第一级叶轮34a与第一出口部33a之间。类似地，离心压缩机22包括：第二级入口导叶32b，其配置在第二入口部31b与第二级叶轮34b之间；以及第二扩散器/蜗壳36b，其配置在第二级叶轮34b与第二出口部33b之间。壳体30还包括马达外壳部35，该马达外壳部35轴向地配置在第一级叶轮34a与第二级叶轮34b之间，并且构造成包围马达38。在所示实施方式中，马达外壳部35呈大致圆柱形，并且在马达外壳部35的内侧固定地支承马达38的定子60。除了定子60之外，所示实施方式的马达38还包括转子62，该转子62安装在旋转轴42的中间部上。轴42具有供第一级叶轮34a安装的第一端和供第二级叶轮34b安装的第二端。马达外壳部35包括至少一个端口55(55a、55b)，用于将由冷却介质输送结构23或23’供给的冷却介质从壳体30排放出来。可设置类似的一个或多个端口(未示出)，用于将冷却介质供给到壳体30。端口的数量和布置可根据冷却介质输送结构23或23’的具体构造而变化。尽管所示实施方式的离心压缩机22具有马达38和单个轴42，其中，第一叶轮34a和第二叶轮34b都附接到轴42，但本发明也适用于压缩机的第一级侧和第二级侧各自设置有独立的马达和轴的离心压缩机。而且，如前所述，本发明也适用于单级压缩机。如图2所示，壳体30还包括第一端部37，该第一端部37连接马达外壳部35的第一端并围绕第一级叶轮34a。壳体30还包括第二端部39，该第二端部39连接马达外壳部35的第二端并围绕第二级叶轮34b。第一端部37包括第一罩盖部80，该第一罩盖部80在第一级叶轮34a的入口侧(轴向外侧)紧邻第一级叶轮34a布置。在所示实施方式中，第一罩盖部80呈总体上与第一级叶轮34a的入口侧的轮廓对应的弯曲形状。同样地，第二端部39包括第二罩盖部82，该第二罩盖部82在第二级叶轮34b的入口侧(轴向外侧)紧邻第二级叶轮34b布置。在所示实施方式中，第二罩盖部82呈总体上与第二级叶轮34b的入口侧的轮廓对应的弯曲形状。如稍后将更详细说明的那样，第一轴向间隔或叶轮间隙l1存在于第一罩盖部80与第一级叶轮34a之间，而第二轴向间隔或叶轮间隙l2存在于第二罩盖部82与第二级叶轮34b之间。所示实施方式的离心压缩机22的轴42支承在磁轴承组件40上，该磁轴承组件40固定地支承到壳体30。磁轴承组件40包括第一径向磁轴承44、第二径向磁轴承46以及轴向磁轴承48。如图3所示，轴向磁轴承48通过作用在推力盘45上而沿着旋转轴线x对轴42进行支承。轴向磁轴承48包括附接到轴42的推力盘45。推力盘45沿垂直于旋转轴线x的方向从轴42径向地延伸，并且相对于轴42固定。磁轴承是使用磁力使旋转轴悬浮的轴承，以使轴能够以非常低的摩擦旋转。由于磁轴承组件40的结构和运转机构，允许磁轴承组件40与轴42之间相对轴向移动至少一定程度。因此，当壳体30因壳体30的温度变化而沿轴42的轴向方向伸长和收缩时，磁轴承组件40允许壳体30相对于轴42移动。虽然本文对磁轴承进行了描述，但是本领域技术人员根据本公开将清楚可见的是，在根据本发明的压缩机中，只要轴承允许轴42沿轴向方向移动，可使用其它类型和形式的轴承。例如，可使用气体轴承或其它流体类型的轴承。在任何情况下，本领域技术人员根据本公开将清楚可见的是，本发明特别适于具有磁轴承的压缩机。在第一实施方式中，两个波纹管接头70、72设置在壳体30的马达外壳部35中。一个波纹管接头70沿着轴42的轴向方向设置在第一级叶轮34a与马达38之间的位置，而另一个波纹管接头72沿着轴42的轴向方向设置在第二级叶轮34b与马达38之间的位置。如后所述，波纹管接头70、72有助于促进壳体30响应于壳体30温度变化的热膨胀和收缩，从而有助于控制根据本发明的叶轮间隙。除了压缩机22包括冷却介质输送结构23以将冷却介质供给到图4所示的压缩机22的壳体30之外，所示第一实施方式的双级离心压缩机22是常规的双级离心压缩机。冷却介质输送结构23可以是同样为了在压缩机22正常运转期间冷却马达38而设置的结构。冷却介质可以是与在冷却器系统10中作为整体使用的制冷剂相同的制冷剂，并且可从冷却器系统10的制冷回路的适当部分馈送。例如，在第一实施方式中，冷却介质(例如，制冷剂)可从冷凝器24供给并返回到蒸发器28，或从蒸发器28供给并返回到冷却器系统10的蒸发器28(例如，参见图13～图16)。替代地，用于对压缩机22的壳体30进行冷却的专用制冷回路可与冷却器系统10的制冷回路分开设置。制冷和空气调节领域中的普通技术人员将理解的是，可以各种方式构造冷却介质输送结构23。因此，本公开未提供对冷却介质输送结构23的所有可能构造的宽泛描述。然而，在本说明书中稍后(在第二实施方式的描述之后)会提供图13～图16所示示例的说明。在第一实施方式中，如图2所示，在壳体30内设置有内部间隔件74，以将壳体30的第一级侧与壳体30的第二级侧分隔开。在第一实施方式中，间隔件74沿着轴42的轴向方向设置在壳体30的大致中间位置处。另外，在第一实施方式中，冷却介质输送结构23构造成：对壳体30的第一级侧和壳体30的第二级侧中的每一级侧分隔开独立的冷却介质通道。因此，如图4所示，第一实施方式的冷却介质输送结构23包括第一级冷却介质供给通道23a、第一级冷却介质返回通道23b、第二级冷却介质供给通道23c和第二级冷却介质返回通道23d。然而，冷却介质输送结构23不限于图4所示的特定结构。用于输送冷却介质的各种构造都是可行的。例如，能够针对壳体30的第一级侧和第二级侧中的每一级侧设置多个冷却介质供给通道和/或多个冷却介质返回通道。另外，本领域技术人员根据本公开将认识到，可采用各种构造将冷却介质引导流过壳体30，以利用冷却介质对壳体进行冷却。冷却器控制器20以常规方式从各种传感器接收信号，并对入口导叶32a、32b、压缩机马达38以及磁轴承组件40进行控制。因此，为了简洁起见，在本说明书中省略了对入口导叶32a、32b、压缩机马达38以及磁轴承组件40的控制和运转的详细描述。在第一实施方式中，根据如下所述的本发明，冷却器控制器20还对冷却介质向壳体30的供给进行控制。本领域技术人员将认识到，本发明不限于使用冷却器系统10的冷却器控制器20，以对冷却介质经由用于控制叶轮间隙l1、l2的冷却介质输送结构23向壳体30的供给进行控制。例如，使用专用于经由冷却介质输送结构23对冷却介质的供给进行控制的独立的专用控制器也是可以接受的。现将参照图5，对由根据第一实施方式的控制器20执行的叶轮间隙(间隙l1、l2)的控制进行说明。尽管将参照压缩机22的第一级侧对控制进行说明，但应认识到，可对压缩机22的第二级侧执行相同的控制步骤。在步骤s10中，控制器20开始叶轮间隙控制。在步骤s20中，控制器20基于诸如压缩机22的转速、第一级叶轮34a两端的压差和流过压缩机22的第一级侧的制冷剂的流量之类的因素，来计算压缩机22的第一级侧的效率。之后，在步骤s30中，控制器20判断计算出的压缩机22的第一级侧的效率是否为预定的最大效率值。若计算出的效率是最大效率，则控制器20结束叶轮间隙控制。否则，若计算出的效率低于最大效率，则控制器20前进到步骤s40。在步骤s40中，控制器20计算第一级的效率最大时的轴向间隙l1的值。之后，在步骤s50中，控制器20计算出壳体温度，在壳体温度下，轴向间隙l1与压缩机的第一级效率最大时的计算出的轴向间隙值相等。在步骤s60中，控制器20执行控制以改变壳体的温度，从而匹配在步骤s50中计算出的壳体温度。控制器20通过例如调节冷却介质输送结构23的流量控制阀(例如，参见图13～图16)的开度以对流向壳体30的第一级侧的冷却介质的流量进行控制，从而执行控制，以改变壳体30的温度。例如，若由成对的温度传感器ts1、ts2检测到的壳体的当前温度高于在步骤s50中计算出的壳体温度，则控制器20可执行控制以增大流量控制阀的开度，从而增大冷却介质的流量，以使壳体30的实际温度降低。相反，若壳体的当前温度低于在步骤s50中计算出的壳体温度，则控制器20可执行控制以减小流量控制阀的开度，并且减小冷却介质的流量，以使壳体30的实际温度升高。以这种方式，控制器20可将第一级叶轮34a的轴向间隙l1的尺寸控制为在步骤s40中计算出的值。关于步骤s60的控制逻辑的示例，请参见图12(稍后说明)。接着，在步骤s70中，控制器20再次判断计算出的压缩机22的第一级侧的效率是否为预定的最大效率值。若步骤s70的结果是计算出的压缩机22的第一级侧的效率为预定的最大效率值，则控制器20结束控制序列。若步骤s70的结果是计算出的效率低于预定的最大效率值，则控制器20返回到控制序列的步骤s20。通过执行图5所示的控制序列，控制器2调节壳体30的温度，从而调节第一级叶轮34a的轴向间隙l1，以使压缩机的第一级侧以最大效率运转。换言之，控制器20将轴向间隙l1控制为在步骤s40中计算出的值。如上所述，在计算压缩机22的第一级的最大效率时，可考虑各种因素。例如，制冷剂泄漏量、性能水平以及叶轮34a与壳体30接触的机会可能与轴向间隙l1相关，并且可以选择与各种因素的理想平衡相对应的轴向间隙l1的目标值，作为在步骤s40中计算出的第一级的效率最大时的轴向间隙l1的值。例如，参见下表1。表1间隙l1泄漏量性能接触机会0.2mm↓100％↑0.5mm↑98％↓可以针对第二级叶轮34b的轴向间隙l2制作与表1类似的表格。根据压缩机22的结构，第二级叶轮34b的轴向间隙l2的响应可与第一级叶轮34a的轴向间隙l1的响应大致相同。也就是说，若壳体30的温度和轴向间隙l2的值之间的相关性与壳体30的温度和轴向间隙l1的值之间的相关性总体上相同，则控制器20能够将供给到第二级冷却介质供给通道23c的冷却介质的流量控制为与供给到第一级冷却介质供给通道23a的冷却介质的流量大体相同。另一方面，由于在第一实施方式中，能够与冷却介质流到壳体30的第二级侧的流动独立地控制供给到壳体30的第一级侧的冷却介质的流动，因此，控制器20能够以与输送到壳体的第一级侧的冷却介质的供给不同的流速，来控制输送到壳体的第二级侧的冷却介质的供给。以这种方式，轴向间隙l1和轴向间隙l2的控制能够分别微调以适应第一级侧和第二级侧的条件。现将参照图6，对第一实施方式的变形例进行说明。在本变形例中，第一级叶轮34a和第二级叶轮34b都是具有护罩s的封闭型叶轮，该护罩s固定到叶轮34a或34b的刀片。在封闭型叶轮的情况下，在与通过控制冷却介质向壳体30的供给来控制轴向间隙方面，本发明以与开放型叶轮基本相同的方式运转。然而，当使用封闭型叶轮时，叶轮的后侧(轴向内侧)与前侧(轴向外侧)之间的压力平衡会影响叶轮的轴向间隙与压缩机22的效率之间的关系。具体而言，当叶轮后侧上的压力高于叶轮前侧上的压力时，优选减小叶轮的后表面与壳体的内部之间的轴向间隙。例如，参见下表2和图8。尽管在封闭型叶轮的情况下，间隙是根据成对的轴向间隙wf、wr来定义的，但已经发现，两个轴向间隙wf、wr的总和一般是大体恒定的。因此，例如，还能够仅基于轴向间隙wf1来控制封闭的第一级叶轮34a的轴向间隙，该轴向间隙wf1与先前说明的轴向间隙l1基本对应。表2压力间隙泄漏量性能pf<prwf(0.3mm)>wr(0.1mm)↓100％pf>prwf(0.2mm)＝wr(0.2mm)↑98％因此，如上表2所示，通过例如根据各个叶轮34a或34b的前侧和后侧上的压力pf(pf1或pf2)和pr(pr1或pr2)来控制第一级叶轮34a和第二级叶轮34b的轴向间隙wf1、wr1、wf2、wr2，能够将压缩机22的性能调节为最大性能水平。现将参照图6，对由根据第一实施方式的本变形例的控制器20执行的叶轮间隙(间隙wf1、wr1)的控制进行说明。尽管将参照压缩机22的第一级侧对控制进行说明，但应认识到，可对压缩机22的第二级侧执行相同的控制步骤。能够通过适当地布置在叶轮34a、34b前侧和后侧上的压力传感器ps1f、ps1r、ps2f、ps2r来测量压力pf、pr。在步骤s110中，控制器20开始叶轮间隙控制。在步骤s120中，控制器20基于例如第一级叶轮34a的后侧(轴向内侧)上的压力pr1和第一级叶轮34a的前侧(轴向外侧)上的压力pf1来计算压缩机22的第一级侧的效率。之后，在步骤s130中，控制器20判断计算出的压缩机22的第一级侧的效率是否为预定的最大效率值。若计算出的效率是最大效率，则控制器20结束叶轮间隙控制。否则，若计算出的效率低于最大效率，则控制器20前进到步骤s140。在步骤s140中，控制器20计算出压缩机22的第一级的效率最大时的、第一级叶轮34a的前侧上的轴向间隙wf1的值和第一级叶轮34a的后侧上的轴向间隙wr1的值。之后，在步骤s150中，控制器20计算出轴向间隙wf1和轴向间隙wr1与在步骤s140中计算出的值相等时的壳体温度。在步骤s160中，控制器20执行控制以改变壳体的温度，从而匹配在步骤s150中计算出的壳体温度。如先前关于步骤s60所说明的，控制器20执行控制以改变壳体30的温度。接着，在步骤s170中，控制器20再次判断计算出的压缩机22的第一级侧的效率是否为预定的最大效率值。若步骤s170的结果是计算出的压缩机22的第一级侧的效率为预定的最大效率值，则控制器20结束控制序列。若步骤s170的结果是计算出的效率低于预定的最大效率值，则控制器20返回到控制序列的步骤s120。因此，如上所述，无论第一叶轮34a和第二级叶轮34b是开放型叶轮还是封闭型叶轮，第一实施方式都能够以基本相同的方式实施。然而，在判断轴向间隙的目标值时考虑的因素可根据使用封闭型叶轮或开放型叶轮而不同。第二实施方式现将参照图7～图11，对本发明的第二实施方式进行说明。如图7～图9所示，第二实施方式与第一实施方式类似。与第一实施方式中相同的部件用与第一实施方式中相同的附图标记表示，并且为了简洁起见而省略其描述。主要不同在于，第二实施方式的壳体30’不包括间隔件，并且第二实施方式的冷却介质输送结构23’未构造成将冷却介质的独立供给输送到壳体30’的第一级侧和第二级侧。相反，如图9所示，第二实施方式的冷却介质输送结构23’具有：将冷却介质供给到壳体30’的单个冷却介质供给通道23a’；以及将冷却介质带离壳体30’的单个冷却介质返回通道23b’。制冷和空气调节领域的普通技术人员将认识到，能够对冷却介质输送结构23’进行多种变形。例如，只要用于引导冷却介质流过壳体30’的内部结构是壳体30’的第一级侧和第二级侧所共用的(不是分开的)，则能够具有多个冷却介质供给通道23a’和冷却介质返回通道23b’。此外，用于引导冷却介质的内部结构的各种构造都是可行的。另外，在图7所示的第二实施方式中，壳体30’不具有波纹管接头，并且第一叶轮34a’和第二级叶轮34b’是封闭型叶轮而非开放型叶轮。然而，可以接受的是，第二实施方式的壳体30’具有波纹管接头，并且可以接受的是，第二实施方式以具有开放型叶轮的压缩机的方式实施。而且，第二实施方式具有叶轮34a’、34b’的端部与图8所示的壳体30’之间的迷宫式密封件ls这一特征。现将参照图10，对由第二实施方式中的控制器20’执行的控制进行说明。除了控制步骤适用于压缩机22’的第一级侧和第二级侧之外，控制步骤与先前说明的第一实施方式中的变形例(参见图6)基本相同，因为冷却介质输送结构23’未构造成对压缩机22’的第一级侧和第二级侧独立地供给冷却介质。在步骤s210中，控制器20’开始叶轮间隙控制。在步骤s220中，控制器20’基于至少第一级叶轮34a的后侧(轴向内侧)上的压力pr1和第一级叶轮34a的前侧(轴向外侧)上的压力pf1，并且基于至少第二级叶轮34b的后侧(轴向内侧)上的压力pr2和第二级叶轮34b的前侧(轴向外侧)上的压力pf2，来计算压缩机22’的第一级侧和第二级侧的效率。之后，在步骤s230中，控制器20’判断计算出的压缩机22’的第一级侧和第二级侧的效率是否为预定的最大效率值。若计算出的效率是最大效率，则控制器20’结束叶轮间隙控制。否则，若计算出的效率低于最大效率，则控制器20’前进到步骤s240。在步骤s240中，控制器20’计算出压缩机22’的第一级的效率最大时的、第一级叶轮34a的前侧上的轴向间隙wf1的值和第一级叶轮34a的后侧上的轴向间隙wr1的值。另外，控制器20’计算出压缩机22’的第一级的效率最大时的、第二级叶轮34b的前侧上的轴向间隙wf2的值和第二级叶轮34b的后侧上的轴向间隙wr2的值。之后，在步骤s250中，控制器20’计算出轴向间隙wf1、wr1、wf2、wr2与在步骤s240中计算出的值相等时的壳体温度。在步骤s260中，控制器20’执行控制以改变壳体30’的温度，从而匹配在步骤s250中计算出的壳体温度。如先前在第一实施方式中关于图5的步骤s60所述，控制器20’执行控制以改变壳体30’的温度。关于步骤s260的控制逻辑的示例，请参见图12。另外，关于步骤s250和s260，控制器20’可被编程为：若压缩机22’的第一侧的效率与第二侧的效率不同，则控制器20’计算出与压缩机22’两侧的轴向间隙适当平衡的调节量相对应的壳体温度。例如，控制器20’可被编程为计算：基于第一级侧上的效率的第一壳体温度；以及基于第二级侧上的效率的第二壳体温度。之后，在步骤s260中，控制器能够使用第一壳体温度和第二壳体温度的平均值作为目标壳体温度。接着，在步骤s270中，控制器20’再次判断计算出的压缩机22’的第一级侧和第二级侧的效率是否为预定的最大效率值。若步骤s270的结果是计算出的压缩机22’的第一级侧和第二级侧的效率为预定的最大效率值，则控制器20’结束控制序列。若步骤s270的结果是计算出的效率低于预定的最大效率值，则控制器20’返回到控制序列的步骤s220。现将参照图11，对第二实施方式的变形例进行说明。在本变形例中，第一级叶轮34a和第二级叶轮34b都是如第一实施方式所说明的开放型叶轮。因此，除了同时考虑两个叶轮34a、34b的轴向间隙l1、l2之外，图11所示的控制步骤与第一实施方式的图5所示的控制步骤基本相同。在步骤s310中，控制器20’开始叶轮间隙控制。在步骤s320中，控制器20’分别基于诸如压缩机22’的转速、第一级叶轮34a和第二级叶轮34b两端的压差和流过压缩机22’的第一级侧和第二级侧的制冷剂的流量之类的因素，来计算出压缩机22’的第一级侧和第二级侧的效率。之后，在步骤s330中，控制器20’判断计算出的压缩机22’的第一级侧和第二级侧的效率是否为预定的最大效率值。若计算出的效率是最大效率，则控制器20’结束叶轮间隙控制。否则，若计算出的效率低于最大效率，则控制器20’前进到步骤s340。在步骤s340中，控制器20’计算出第一级和第二级的效率最大时的轴向间隙l1的值和轴向间隙l2的值。之后，在步骤s350中，控制器20’计算出轴向间隙l1、l2与计算出的压缩机22’的第一级和第二级的效率最大时的轴向间隙值相等的情况下的壳体温度。在步骤s360中，控制器20’执行控制以改变壳体的温度，从而匹配在步骤s350中计算出的壳体温度。如先前关于第一实施方式所说明的，控制器20’通过例如调节冷却介质输送结构23的流量控制阀(未示出)的开度以对流向壳体30’的冷却介质的流量进行控制，从而执行控制，以改变壳体30’的温度。关于步骤s360的控制逻辑的示例，请参见图12。另外，关于步骤s350和s360，控制器20’可被编程为：若压缩机22’的第一侧的效率与第二侧的效率不同，则控制器20’计算出与压缩机22’两侧的轴向间隙适当平衡的调节量相对应的壳体温度。例如，控制器20’可被编程为计算：基于第一级侧上的效率的第一壳体温度；以及基于第二级侧上的效率的第二壳体温度。之后，在步骤s360中，控制器能够使用第一壳体温度和第二壳体温度的平均值作为目标壳体温度。接着，在步骤s370中，控制器20’再次判断计算出的压缩机22’的第一级侧的效率是否为预定的最大效率值。若步骤s370的结果是计算出的压缩机22’的第一级侧的效率为预定的最大效率值，则控制器20’结束控制序列。若步骤s370的结果是计算出的效率低于预定的最大效率值，则控制器20’返回到控制序列的步骤s320’。现将对图12的控制逻辑进行说明。在步骤s410中，控制器20或20’对当前检测到的壳体温度进行检查，并将检测到的壳体温度与将达到所需轴向间隙的目标温度进行比较。目标温度例如是在图5的步骤s50、图6的步骤s150、图10的步骤s250或图11的步骤s350中计算出的温度。利用例如图2和图7所示的温度传感器ts1、ts2来检测壳体30的温度。在步骤s420中，控制器20或20’判断检测到的壳体温度是否高于目标温度。若检测到的温度高于目标温度，则控制器20或20’前进到步骤s430。否则，控制器20或20’前进到步骤s440。在步骤s430中，控制器20或20’控制阀门以增大阀门的开度，从而增大向壳体30的冷却介质流。在步骤s440中，控制器20或20’控制阀门以减小阀门的开度，从而减小向壳体30的冷却介质流。例如，控制器20或20’控制图13～图16中任一幅所示的电磁阀sov。在步骤s430或s440之后，控制器20或20’返回到步骤s410，以检查检测到的壳体温度是否等于目标温度。若检测到的壳体温度不等于目标温度，则控制器20或20’重复步骤s420。若检测到的壳体温度等于目标温度，则控制器20或20’结束温度控制。现在将参照图13～图16，给出第二实施方式的冷却介质输送结构23’的回路构造的示例。可以对第一实施方式的冷却介质输送结构23作类似构造。这些示例引用自美国专利申请第15/072,975号，而并非旨在限制本发明。这些示例设计成用于马达冷却应用，但也能够用于冷却壳体30。能够以可变的方式向压缩机22或22’供给制冷剂或其它冷却介质以调节壳体30的温度的任何布置都是可以接受的。在各图13～图16中，定子供给管线ss和定子返回管线sr设置成相同的构造。每个定子供给管线ss包括两个电磁阀sov，两个电磁阀sov间夹着干燥过滤器df。每个定子返回管线sr包括电磁阀sov。另外，图3～图6中的每一幅图的转子返回管线rr也是相同的。然而，图3～图6的转子供给管线rs是不同的。在图3中，转子供给管线rs将冷却流体从蒸发器28输送到马达38。在图4中，转子供给管线rs将冷却流体从节热器26输送到马达38。在图5中，转子供给管线rs将冷却流体从冷凝器24输送到马达38。在该选择中，转子供给管线rs包括电磁阀sov，该电磁阀sov将粗滤器st夹在其间，并且在下游具有膨胀阀exv。在图6中，转子供给管线rs将冷却流体从冷凝器24输送到马达38。在该选择中，转子供给管线rs包括电磁阀sov，该电磁阀sov将粗滤器st夹在其间，并且在下游具有孔口o。在这些布置中的每一种布置中，能够通过控制电磁阀sov来调节壳体30的温度。根据以上说明的实施方式及其变形例清楚可见，本发明能够通过控制压缩机的壳体温度来调节压缩机的叶轮的轴向间隙。本发明不限于前述实施发生中给出的特定构造和布置。例如，如前所述，只要能够调节冷却介质的供给以改变壳体30或30’的温度，能够对冷却介质输送结构23、23’作各种变型。另外，本发明不限于判断达到最大效率的目标壳体温度和控制冷却介质的供给以将壳体的温度调节为目标壳体温度。例如，可以利用间隔传感器58来检测轴向间隙(例如，l1、l2、wf1、wr1、wf2、wr2的任一个或组合)，并且能够使用反馈逻辑来控制冷却介质的供给，以将轴向间隙维持在特定值，或维持在值的特定范围内。例如，能够利用布置成直接测量轴向间隙的传感器，或者利用布置成测量磁轴承的间隔的间隔传感器来测量轴向间隙(之后，能够基于磁轴承中的间隔的测量来计算轴向间隙)。在所示实施方式中，间隔传感器58布置成测量磁轴承48中的轴向间隔。而且，尽管所示实施方式具有双级离心压缩机22或22’这一特征，但本发明不限于这种压缩机。例如，压缩机可具有两侧，其中，两个叶轮彼此轴向相反地布置但并非以双级布置的方式连接。另外，只要压缩机的几何形状和结构与通过控制壳体的温度来调节轴向间隙兼容，本发明可应用于具有单个叶轮或者三个或更多个叶轮的压缩机。另外，尽管所示实施方式具有两个温度传感器ts1、ts2，但也能够使用一个温度传感器或者三个或更多个温度传感器来确定壳体30或30’的温度。在第一实施方式中，还能够设置：第一温度传感器ts1，用于检测壳体的第一级侧的温度；第二温度ts2传感器，用于检测壳体的第二级侧的温度，并且能够基于由第一温度传感器ts1和第二温度传感器ts2检测到的相应温度，独立地控制冷却介质向壳体的第一级侧和第二级侧的供给。现将给出表明壳体温度与由于热膨胀和收缩的壳体的移动量之间的代表性对应关系的实验数据。参见下表3。这种数据能够用来确定轴向间隙相对于壳体温度的调节量。本文给出的数据仅是能够通过实验获得的数据的示例。实际测量值可根据特定压缩机的结构和运转条件而变化。在表中，室温(68℉)用作参考，因此，在68℉时，移动量为0英寸。而且，表3示出了在壳体中未设置波纹管接头的情况的数据(类似于第二实施方式)。表3(无波纹管接头)在下表4中给出了在壳体中设置波纹管接头的情况的实验温度和壳体移动数据。如与表3相比的数据所示，有波纹管接头的移动量大于无波纹管接头的移动量。表4(有波纹管接头)选择压缩机22或22’的外壳(壳体30)和轴42的材料，使壳体30响应壳体30和轴42两者的温度变化而相对于轴42适当移动。在一些构造中，可能无法在不影响轴42的温度的情况下调节壳体30的温度。因此，考虑壳体30和轴42的相对热膨胀系数，以确保壳体30响应于壳体30的温度控制而相对于轴42充分移动。另外，包括但不限于马达外壳部35的壳体30的形状设计成确保壳体30响应于温度变化的轴向移动是均匀的，并且壳体30不会响应于在离心压缩机22或22’运转期间发生的温度变化而经受弯曲或扭转变形。此外，选择壳体的材料和几何形状，以确保即使当壳体的温度在至少与离心压缩机22或22’运转期间合理预期一样宽的温度范围内变化时，也不会超过壳体材料的应力公差。术语的一般解释在理解本发明的范围时，本文所使用的术语“包括”及其派生词旨在表示开放式术语，其指定表述的特征、元件、零件、组、整体和/或步骤的存在，但是不排除其它未表述的特征、元件、零件、组、整体和/或步骤的存在。上述内容也适用于具有类似含义的诸如术语“包括”、“具有”及其派生词之类的术语。而且，当以单数形式使用时，术语“部件”、“部”、“部分”、“构件”或“元件”可以具有单个部件或多个部件的双重含义。本文使用的用于描述由零件、部以及设备等执行的运行或功能的术语“检测”包括不需要物理检测的零件、部以及设备等，还包括确定、测量、建模、预测或计算等，以执行运行或功能。本文所使用的用于描述设备的零件、部或部件的术语“构造”包括构成和/或编程为执行期望功能的硬件和/或软件。本文所使用的诸如“大体上”、“大约”以及“大致”的程度术语是指改进后的术语的合理偏差量，而最终结果不会显著改变。尽管仅选择了选定的实施方式以对本发明进行说明，但对于本领域技术人员来说，从本公开中应当明白，在本文中，能够在不脱离随附权利要求书限定的本发明的范围内进行各种改变和修改。例如，各种零件的尺寸、形状、位置或方向能够根据需要和/或期望来进行改变。直接连接或彼此接触地示出的零件能够具有配置在它们之间的中间结构。一个元件的功能可以由两个元件来执行，反之亦然。一个实施方式的结构和功能能够在另一个实施方式中采用。所有优点不需要同时出现在特定实施方式中。现有技术中每个唯一的特征单独或与其它特征相结合，也应当被认为是申请人对进一步发明的单独描述，包括由这些特征所体现的结构和/或功能概念。因而，根据本发明的实施方式的上述描述仅被提供用于说明，并不旨在限制由随附权利要求书及它们的等同物所限定的本发明。当前第1页12