制冷循环系统及其离心压缩机的制作方法

本实用新型涉及制冷设备领域，尤其涉及一种制冷循环系统及其离心压缩机。

背景技术：

目前，离心式压缩机目前不适用于气量太小及压比过高的场合，并且离心式压缩机稳定工况区比较窄，其流量调节虽较方便，但经济性较差。随着离心压缩机的小型化，其转速越来越高，小流量高压比也成了小型化离心压缩机面临的最大问题，通常的做法是采用igv调节扩大压缩机工作区间，进而控制压缩机喘振；其次由于转速的提高，为了减少摩擦损失，压缩机无油润换越来越受到关注，在现有专利中：①发明名称：用于低容量应用中使用的无油离心式压缩机，授权公告号：cn108425862a，授权公告日：2018.8.21，在其实施实例中，通过磁悬浮轴承实现无油润滑，但磁悬浮轴承受限于成本，控制系统复杂，轴承间隙大，需要多个微米级的传感器，不能承受喘振，且与电机磁场有干扰；②发明名称：离心压缩机，授权公告号：cn103727043b，授权公告日：2018.12.21，在其实施实例中，轴向和径向均采用空气静压轴承实现无油润滑，但压缩机叶轮在高转速下容易产生较大的轴向力，而空气静压轴承的承载能力较低，而且在空气静压轴承在整个过程中，需要保证高清洁度以确保轴承正常工作。

综上所述，现有技术中的离心压缩机面临以下问题：1、流量调节经济性较差；2、轴承与驱动轴之间的磨损较大或难以为驱动轴提供有效支承。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种制冷循环系统及其离心压缩机，以降低离心压缩机流量调节的成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一方面，提供一种离心压缩机，所述离心压缩机包括：

壳体；

电机，设于所述壳体内；

驱动轴，包括连接于所述电机的转子的主轴段，以及伸出所述电机轴向两侧的第一端和第二端；

第一轴承组件，包括第一轴承座、第一轴向止推轴承和第一径向轴承；所述第一轴承座固定于所述电机轴向的第一侧；所述第一轴向止推轴承和第一径向轴承被同轴设置于所述第一轴承座内；

第二轴承组件，包括第二轴承座、第二轴向止推轴承和第二径向轴承；所述第二轴承座固定于所述电机轴向的第二侧；所述第二轴向止推轴承和第二径向轴承被同轴设置于所述第二轴承座内；

气体压缩机构，用以压缩制冷剂；所述驱动轴的第一端依次穿过所述第一轴向止推轴承和所述第一径向轴承而连接至所述气体压缩机构；以及

泵气机构，用以按照预设流量将制冷剂输出至所述气体压缩机构；所述驱动轴的第二端依次穿过所述第二轴向止推轴承和所述第二径向轴承而密封连接至所述泵气机构。

在本实用新型的一实施方式中，所述主轴段与所述驱动轴的第一端之间设有一第一径向凸起，所述第一径向凸起的背离所述电机一侧的端面贴合所述第一轴向止推轴承，用以防止所述驱动轴朝所述气体压缩机构所在方向窜动。

在本实用新型的一实施方式中，所述第一轴承座面向所述电机的一端设有用以安装所述第一轴向止推轴承的第一安装孔，所述第一轴承座背离所述电机的一端设有用以安装所述第一径向轴承的第二安装孔，所述第一安装孔的直径大于所述第二安装孔。

在本实用新型的一实施方式中，所述第二安装孔的深度大于所述第一安装孔。

在本实用新型的一实施方式中，其特征在于，所述主轴段与所述驱动轴的第二端之间设有一第二径向凸起，所述第二径向凸起的背离所述电机一侧的端面贴合所述第一轴向止推轴承，用以防止所述驱动轴朝所述泵气机构所在方向窜动。

在本实用新型的一实施方式中，所述第二轴承座面向所述电机的一端设有用以安装所述第二轴向止推轴承的第三安装孔，所述第二轴承座背离所述电机的一端设有用以安装所述第二径向轴承的第四安装孔，所述第三安装孔的直径大于所述第四安装孔。

在本实用新型的一实施方式中，所述第四安装孔的深度大于所述第三安装孔。

在本实用新型的一实施方式中，所述轴向止推轴为磁悬浮轴承或陶瓷轴承，所述径向轴承为空气静压轴承或陶瓷轴承。

在本实用新型的一实施方式中，所述气体压缩机构包括第一蜗壳及第一叶轮，所述第一蜗壳设于所述壳体轴向的第一端，所述第一叶轮位于所述第一蜗壳的腔室内且套设于所述驱动轴的第一端。

在本实用新型的一实施方式中，所述泵气机构包括第二蜗壳及第二叶轮，所述第二蜗壳设于所述壳体轴向的第二端，所述第二叶轮位于所述第二蜗壳的腔室内且套设于所述驱动轴的第二端。

根据本实用新型的另一方面，提供一种制冷循环系统，所述制冷循环系统包括：

如上所述的离心压缩机，所述离心压缩机的泵气机构具有第一流体进口和第一流体出口，所述离心压缩机的气体压缩机构具有第二流体进口和第二流体出口；所述离心压缩机的壳体的侧壁开设有第三流体进口和第三流体出口；

第一管路和第二管路，所述第一管路连接所述第一流体出口与所述第二流体进口；所述第二管路连接所述第二流体出口与所述第一流体进口；

第三管路，连接所述第二流体进口和所述第二流体出口；

第四管路，连接所述第二流体出口和所述第三流体进口；

第五管路，连接所述第三流体出口和所述第二流体进口；

至少一蒸发器，设于所述第二管路及所述第三管路；

至少一冷凝器，设于所述第二管路和所述第三管路；以及

多个电磁阀，至少用以控制部分所述管路的通断。

在本实用新型的一实施方式中，所述制冷循环系统还包括一节流阀，所述节流阀设于所述第二管路及所述第三管路且位于所述蒸发器与所述冷凝器之间。

在本实用新型的一实施方式中，所述制冷循环系统还包括一第一单向阀，所述第一单向阀设于所述第一管路。

在本实用新型的一实施方式中，所述制冷循环系统还包括一第六管路，所述第六管路的一端连接所述第三流体进口，另一端接入所述第二管路及所述第三管路，所述第六管路设有气浮轴承控制单元，且所述气浮轴承控制单元位于所述第三流体进口和所述蒸发器之间，用以对制冷剂进行加热以使其汽化并增压。

在本实用新型的一实施方式中，所述制冷循环系统还包括一第二单向阀，所述第二单向阀设于所述第六管路。

本实用新型至少包括以下技术效果之一：

1)本实用新型通过将气体压缩机构与泵气机构集成为一体而通过同一电机作为动力输出装置，可以显著降低离心压缩机流量调节的成本。

2)本实用新型中分设于所述驱动轴两端的第一轴承组件与第二轴承组件可以为所述驱动轴提供足够的轴向及径向支承，进而提高离心压缩机及具有该离心压缩机的制冷循环系统的运行的稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本实用新型一实施例中离心压缩机的结构示意图。以及

图2是图1所示离心压缩机的制冷循环系统的结构示意图。

附图标记

100离心压缩机

1泵气机构

2气体压缩机构

3第一流体进口

4第二流体进口

5第一流体出口

6第二流体出口

7第一轴向止推轴承

8第一径向轴承

9壳体

10转子

11驱动轴

91密封件

12第二叶轮

13第一叶轮

14第一轴承座

15第二轴承座

16第二轴向止推轴承

17第二径向轴承

18第二径向凸起

19第一径向凸起

200制冷循环系统

21第一管路

22第二管路

23第三管路

24第四管路

25第五管路

26第一电磁阀

27第二电磁阀

28第三电磁阀

29第四电磁阀

30第五电磁阀

31蒸发器

32冷凝器

33气浮轴承控制单元

34第一单向阀

35第二单向阀

36节流阀

37第六管路

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

图1是本实用新型一实施例中离心压缩机1的结构示意图。以及图2是图1所示离心压缩机的制冷循环系统的结构示意图。

根据本实用新型的一方面，提供一种离心压缩机，如图1所示，所述离心压缩机100包括：壳体9、电机、驱动轴11、第一轴承组件、第二轴承组件、气体压缩机构2及泵气机构1；所述电机设于所述壳体9内；所述驱动轴11包括连接于所述电机的转子10的主轴段，以及伸出所述电机轴向两侧的第一端和第二端；所述第一轴承组件包括第一轴承座14、第一轴向止推轴承7和第一径向轴承8；所述第一轴承座14固定于所述电机轴向的第一侧；所述第一轴向止推轴承7和第一径向轴承8被同轴设置于所述第一轴承座14内；所述第二轴承组件包括第二轴承座15、第二轴向止推轴承16和第二径向轴承17；所述第二轴承座15固定于所述电机轴向的第二侧；所述第二轴向止推轴承16和第二径向轴承17被同轴设置于所述第二轴承座15内；所述气体压缩机构2用以压缩制冷剂；所述驱动轴11的第一端依次穿过所述第一轴向止推轴承7和所述第一径向轴承8而连接至所述气体压缩机构2；以及所述泵气机构1用以按照预设流量将制冷剂输出至所述气体压缩机构2；所述驱动轴11的第二端依次穿过所述第二轴向止推轴承16和所述第二径向轴承17而密封连接至所述泵气机构1。

本实用新型通过将气体压缩机构2与泵气机构1集成为一体而通过同一电机作为动力输出装置，可以显著降低离心压缩机100流量调节的成本。本实用新型中分设于所述驱动轴11两端的第一轴承组件与第二轴承组件可以为所述驱动轴11提供足够的轴向及径向支承，进而提供离心压缩机100及具有该离心压缩机100的制冷循环系统200的运行的稳定性。

在本实用新型的一实施方式中，所述主轴段与所述驱动轴11的第一端之间设有一第一径向凸起19，所述第一径向凸起19的背离所述电机一侧的端面贴合所述第一轴向止推轴承7。由此可以有效防止所述驱动轴11朝所述气体压缩机构2所在方向窜动。

可选地，所述第一轴承座14面向所述电机的一端设有用以安装所述第一轴向止推轴承7的第一安装孔，所述第一轴承座14背离所述电机的一端设有用以安装所述第一径向轴承8的第二安装孔，所述第一安装孔的直径大于所述第二安装孔。进一步地，所述第二安装孔的深度大于所述第一安装孔。由此可以为所述驱动轴11提供足够的轴向及径向支承，进而提供离心压缩机100及具有该离心压缩机100的制冷循环系统200的运行的稳定性。

在本实用新型的一实施方式中，其特征在于，所述主轴段与所述驱动轴11的第二端之间设有一第二径向凸起18，所述第二径向凸起18的背离所述电机一侧的端面贴合所述第一轴向止推轴承7，用以防止所述驱动轴11朝所述泵气机构1所在方向窜动。

可选地，所述第二轴承座15面向所述电机的一端设有用以安装所述第二轴向止推轴承16的第三安装孔，所述第二轴承座15背离所述电机的一端设有用以安装所述第二径向轴承17的第四安装孔，所述第三安装孔的直径大于所述第四安装孔。进一步地，所述第四安装孔的深度大于所述第三安装孔。由此可以为所述驱动轴11提供足够的轴向及径向支承，进而提供离心压缩机100及具有该离心压缩机100的制冷循环系统200的运行的稳定性。

在本实用新型的一实施方式中，所述轴向止推轴为磁悬浮轴承或陶瓷轴承，所述径向轴承为空气静压轴承或陶瓷轴承。由此可以实现对所述驱动轴11的无油润滑，降低轴承与驱动轴11之间的磨损。

所述气体压缩机构2与所述泵气机构1均采用离心式叶轮结构。在本实施例中，所述气体压缩机构2包括第一蜗壳及第一叶轮13，所述第一蜗壳设于所述壳体9轴向的第一端，所述第一叶轮13位于所述第一蜗壳的腔室内且套设于所述驱动轴11的第一端。进一步地，所述泵气机构1包括第二蜗壳及第二叶轮12，所述第二蜗壳设于所述壳体9轴向的第二端，所述第二叶轮12位于所述第二蜗壳的腔室内且套设于所述驱动轴11的第二端。

总而言之，一方面，本实用新型通过将气体压缩机构2与泵气机构1集成为一体而通过同一电机作为动力输出装置，可以显著降低离心压缩机100流量调节的成本。另一方面，本实用新型中分设于所述驱动轴11两端的第一轴承组件与第二轴承组件可以为所述驱动轴11提供足够的轴向及径向支承，进而提高离心压缩机100及具有该离心压缩机100的制冷循环系统200的运行的稳定性。

根据本实用新型的另一方面，提供一种制冷循环系统，如图1和2所示，所述制冷循环系统200包括：如上所述的离心压缩机100、第一管路21、第二管路22、第三管路23、第四管路24、第五管路25、至少一蒸发器31、至少一冷凝器32，以及多个电磁阀。所述离心压缩机100的泵气机构1具有第一流体进口3和第一流体出口5，所述离心压缩机100的气体压缩机构2具有第二流体进口4和第二流体出口6；所述离心压缩机100的壳体9的侧壁开设有第三流体进口和第三流体出口；所述第一管路21连接所述第一流体出口5与所述第二流体进口4；所述第二管路22连接所述第二流体出口6与所述第一流体进口3；所述第三管路23连接所述第二流体进口4和所述第二流体出口6；所述第四管路24连接所述第二流体出口6和所述第三流体进口；所述第五管路25连接所述第三流体出口和所述第二流体进口4；所述蒸发器31设于所述第二管路22及所述第三管路23；所述冷凝器32设于所述第二管路22和所述第三管路23；以及所述多个电磁阀至少用以控制部分所述管路的通断。

在本实施例中，所述制冷循环系统200还包括一节流阀36、一第一单向阀34、一第二单向阀35及一第六管路37，所述节流阀36设于所述第二管路22及所述第三管路23且位于所述蒸发器31与所述冷凝器32之间。所述第一单向阀34设于所述第一管路21。所述第六管路37的一端连接所述第三流体进口，另一端接入所述第二管路22及所述第三管路23，所述第六管路37设有气浮轴承控制单元33，且所述气浮轴承控制单元33位于所述第三流体进口和所述蒸发器31之间，用以对制冷剂进行加热以使其汽化并增压而为所述轴承提供恒定压力的气源；此外，还可以对电机的转子10进行冷却。所述第二单向阀35设于所述第六管路37。所述单向阀可以防止管路中的制冷剂逆流。进一步地，所述电磁阀分为第一电磁阀26、第二电磁阀27、第三电磁阀28第四电磁阀29及第五电磁阀30。所述第一电磁阀26设于所述第三管路23，所述第二电磁阀27设于所述第二管路22，所述第三电磁阀28设于所述第四管路24及所述第五管路25，所述第四电磁阀29设于所述第四管路24，所述第五电磁阀30设于所述第六管路37。

所述制冷循环系统200的原理如下：

当离心压缩机100需要流量较大时，第一电磁阀26关闭，第二电磁阀27打开，气态制冷剂从第一流体进口3进入，经泵气机构1的第一叶轮13快速传输和加压后从第一流体出口5流出，然后经过第一单向阀34进入第二流体进口4，经气体压缩机构2的第二叶轮12压缩后从第二流体出口6流出，最后经冷凝器32、节流阀36、蒸发器31完成制冷循环。本实例中离心压缩机100的驱动轴11使用的是径向空气轴承，在压缩机停开机的时候，冷凝器32中的制冷剂经第五电磁阀30进入气浮轴承控制单元33，然后通过第二单向阀35，最后通过第三电磁阀28节流，节流的目的是提供空气静压轴承所需的恒定压力。制冷剂经空气静压轴承流出后可以为电机的转子10进行相应的冷却，最后经管道进入第二流体进口4继续循环工作。当压缩机稳定运行后，第五电磁阀30关闭，即气浮轴承控制单元33停止工作，第四电磁阀29打开，经由第三电磁阀28节流，直接通过第二流体出口6中的高压气态制冷剂对空气静压轴承提供气源(因为压缩机稳定工作后，压力保持相对压缩机停开机时较恒定，空气静压轴承工作也就较稳定)。其中，所述气浮轴承控制单元33可以使由冷凝器32流出的制冷剂液体快速汽化并达到空气静压轴承所需的压力，此控制单元可以对制冷剂进行电加热，或类似使制冷剂快速汽化和增压的方法均在本发明保护范围内。

当离心压缩机100需要流量较小时，第二电磁阀27关闭，第一电磁阀26打开，所述泵气模块卸载不工作，此时的系统循环原理同上。

总而言之，一方面，本实用新型通过将气体压缩机构2与泵气机构1集成为一体而通过同一电机作为动力输出装置，可以显著降低离心压缩机100流量调节的成本。另一方面，本实用新型中分设于所述驱动轴11两端的第一轴承组件与第二轴承组件可以为所述驱动轴11提供足够的轴向及径向支承，进而提高离心压缩机100及具有该离心压缩机100的制冷循环系统200的运行的稳定性。

当然，在本实用新型的另一些实施例中，所述第二管路22及所述第三管路23可以分别或同时连接多个蒸发器31。所述第二管路22及所述第三管路23也可以分别或同时连接多个冷凝器32。在这些实施例中所述制冷循环系统200的原理与技术效果均以上实施例类似，此处不再赘述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。