CN101963162B - 涡轮压缩机以及冷冻机 - Google Patents
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Abstract
本发明的涡轮压缩机具备:壳体;多个压缩级,能够经由滑动部位相对于框体旋转地配置;油箱,贮留向滑动部位供给的润滑油;均压管,使油箱与压缩级的入口附近连通;以及单向阀,仪容许流体在均压管中从油箱一侧向压缩级一侧移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种涡轮压缩机以及冷冻机。更详细地说,涉及能够通过多个叶轮对流体进行压缩的涡轮压缩机以及具备该涡轮压缩机的冷冻机。
本申请要求2009年7月21日在日本提出的申请号为2009-170193号专利申请的优先权,其内容援用于此。
背景技术
作为对水等冷却对象物进行冷却或者冷冻的冷冻机,公知具备涡轮压缩机的冷冻机等,该涡轮压缩机通过具备叶轮等的压缩机构对冷媒进行压缩并排出。
在压缩机中,当压缩比增大时,压缩机的排出温度增高,容积效率降低。因此,在上述这种涡轮冷冻机等所具备涡轮压缩机中,有分成数级进行冷媒的压缩的情况。
在这种涡轮压缩机中,从油箱向轴承等滑动部位供给润滑油。而且,为了在压缩机启动时将在油箱内产生的冷媒气体向压缩机入口一侧释放,配置有将其间连通的均压管(例如参照日本专利第3489631号公报)。
涡轮压缩机原本是以一定的转速长时间持续运行的。但是,为了节能等,也存在频繁地接通/断开运行的情况。此时,在仅有均压管的情况下,当压缩机停止时,冷媒从冷凝器向压缩机入口逆流,压缩机入口的压力变高,因而产生冷媒从均压管向油箱一侧的逆流。向油箱逆流的冷媒从迷宫式密封漏出到压缩机流路或马达内部,此时,注入迷宫附近的轴承的润滑油也随之被带出,存在产生漏油而油箱的油量减少的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述实情而提出的,其目的在于提供一种涡轮压缩机以及冷冻机,能够通过简单的结构适当地抑制冷媒穿过均压管向油箱一侧逆流。
根据本发明的第一技术方案,本发明的涡轮压缩机具备:框体;多个压缩级,能够经由滑动部位相对于前述框体旋转地配置;油箱,贮留向前述滑动部位供给的润滑油;均压管,使前述油箱与前述压缩级的入口附近连通;以及单向阀,仅容许流体在前述均压管中从前述油箱一侧向前述压缩级一侧移动。
该涡轮压缩机具备上述单向阀。因此,在运行停止时压缩机入口一侧的压力高于油箱一侧的压力时,单向阀关闭而能够阻断均压管。
根据本发明的第二技术方案,本发明的涡轮压缩机是在前述的涡轮压缩机中,具备配置在前述压缩级的入口处的吸入容量调节部,在前述多个压缩级的第一压缩级中的第一叶轮以及位于其上游一侧的吸入口的外周部的第一壳体上区分形成有以轴线为中心的呈圆环状的中继空间,并且该中继空间与前述吸入容量调节部的背面连通地设在前述框体中,前述均压管的一端开口于前述中继空间中配置。
该涡轮压缩机在运行中成为压力比与最低压的吸入容量调节部的背面连通中继空间还低的低压。因此,能够穿过均压管而使油箱内也为低压,适当地将润滑油回收到油箱中。
根据本发明的第三技术方案,本发明的涡轮压缩机是在前述的涡轮压缩机中,前述单向阀内置在前述框体中。
该涡轮压缩机由于单向阀不向外部突出,所以能够确保框体整体的气密性,同时能够实现压缩机整体的省空间化。
根据本发明的第四技术方案,本发明的冷冻机具备:冷凝器,对压缩后的冷媒进行冷却液化;蒸发器,通过使液化的前述冷媒蒸发,从冷却对象物获取气化热而对前述冷却对象物进行冷却;以及涡轮压缩机,对由前述蒸发器蒸发的前述冷媒进行压缩并向前述冷凝器供给;使用上述的涡轮压缩机作为前述涡轮压缩机。
该冷冻机起到了与上述涡轮压缩机同样的作用和效果。
根据本发明,能够通过简单的结构适当地抑制冷媒穿过均压管向油箱一侧的逆流。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的涡轮冷冻机的大致结构的框图。
图2是表示本发明一实施方式的涡轮冷冻机所具备的涡轮压缩机的垂直剖视图。
图3是本发明另一实施方式的涡轮冷冻机所具备的涡轮压缩机的垂直剖视图。
具体实施方式
参照图1和图2对本发明的涡轮压缩机以及冷冻机的一实施方式进行说明。
本发明的涡轮冷冻机(冷冻机)1例如为了生成空调用的冷却水而设置在大楼或工厂中,如图1所示,具备冷凝器2,节热器3,蒸发器5,以及涡轮压缩机6。
冷凝器2中供给有以气体状态被压缩的冷媒(流体)、即压缩冷媒气体X1,通过对该压缩冷媒气体X1进行冷却液化而作为冷媒液体X2。该冷凝器2如图1所示,经由压缩冷媒气体X1流动的流路R1与涡轮压缩机6相连,并经由冷媒液体X2流动的流路R2与节热器3相连。在流路R2上设置有用于对冷媒液体X2进行减压的膨胀阀7。
节热器3临时贮留被膨胀阀7减压后的冷媒液体X2。该节热器3经由冷媒液体X2流动流路R 3与蒸发器5相连。而且,节热器3经由在节热器3中产生的冷媒的气相成分X3流动的流路R4与涡轮压缩机6相连。在流路R3上设置有用于对冷媒液体X2进一步减压的膨胀阀8。流路R4与涡轮压缩机6相连,以便向涡轮压缩机6所具备的后述的第二压缩级26供给气相成分X3。
蒸发器5通过使冷媒液体X2蒸发而从水等冷却对象物中获取气化热来对冷却对象物进行冷却。该蒸发器5经由冷媒液体X2蒸发所产生的冷媒气体X4流动的流路R5与涡轮压缩机6相连。流路R5与涡轮压缩机6所具备的后述的第一压缩级25相连。
涡轮压缩机6对冷媒气体X4进行压缩而作为上述压缩冷媒气体X1。该涡轮压缩机6如上所述经由压缩冷媒气体X1流动的流路R1与冷凝器2相连。而且,涡轮压缩机6经由冷媒气体X4流动的流路R5与蒸发器5相连。
该涡轮压缩机6如图2所示,具备:框体10,能够经由滑动部位11相对于框体10旋转地配置的多个压缩级12,贮留向滑动部位11供给的润滑油的油箱13,使油箱13与压缩级12的入口附近连通的均压管15,以及仅容许流体在均压管15中从油箱13一侧向压缩级12一侧移动的单向阀16。
框体10区分为马达壳体17,压缩机壳体18,以及齿轮壳体20,并分别能够分离地连接。在马达壳体17上配置有绕轴线O旋转的输出轴21,以及与输出轴21相连并驱动压缩级12的马达22。输出轴21由固定在马达壳体17上的第一轴承23支撑而能够旋转。在此,滑动部位11不仅是第一轴承23,也包括后述的第二轴承28,第三轴承30,以及齿轮单元31等。
压缩级12具备:吸入冷媒气体X4(参照图1)并进行压缩的第一压缩级25,以及对由第一压缩级25压缩后的冷媒气体X4进一步进行压缩并作为压缩冷媒气体X1(参照图1)排出的第二压缩级26。第一压缩级25配置在压缩机壳体18上,第二压缩级26配置在齿轮壳体20上。
第一压缩级25具备:多个第一叶轮25a,其固定在旋转轴27上,被马达22驱动而绕轴线O旋转,赋予从推力方向供给的冷媒气体X4速度能量并向径向方向排出;第一扩散器25b,通过将由第一叶轮25a赋予冷媒气体X4的速度能量转换成压力能量而进行压缩;第一涡管室25c,将由第一扩散器25b压缩后的冷媒气体X4向第一压缩级25的外部导出;以及吸入口25d,吸入冷媒气体X4并向第一叶轮25a供给。第一扩散器25b、第一涡管室25c、以及吸入口25d的一部分由包围第一叶轮25a的第一壳体25e形成。
在第一压缩级25的吸入口25d上,设置有多个用于调节第一压缩级25的吸入容量的进口导叶(吸入容量调节部)25g。各进口导叶25g能够通过驱动机构25i以冷媒气体X4的流动方向的表观上的面积能够改变的方式旋转。
在第一压缩级25中的第一叶轮25a以及位于其上游一侧的吸入口25d的外周部的第一壳体25e上区分形成有以轴线O为中心的呈圆环状的中继空间25h。在该中继空间25h中收纳有均压管15的一端15a,并且在内部收纳有驱动上述进口导叶25g的驱动机构25i。
该中继空间25h成为与吸入口25d上的进口导叶25g的背面一侧仅经由微小的间隙25j而连通的状态。这样一来,构成为中继空间25h与吸入口25d的压力始终相等。中继空间25h通过均压管15与后述的收容空间S1相连。
第二压缩级26具备:第二叶轮26a,赋予与由第一压缩级25压缩同时从推力方向供给的冷媒气体X4速度能量并向径向方向排出;第二扩散器26b,将由第二叶轮26a赋予冷媒气体X4的速度能量转换成压力能量而进行压缩并作为压缩冷媒气体X1排出;第二涡管室26c,将从第二扩散器26b排出的压缩冷媒气体X1向第二压缩级26的外部导出;以及导入涡管室26d,将由第一压缩级25压缩后的冷媒气体X4向第二叶轮26a引导。第二扩散器26b、第二涡管室26c、以及导入涡管室26的一部分由包围第二叶轮26a的第二壳体26e形成。
第二叶轮26a与第一叶轮25a背靠背地固定在上述旋转轴27上,通过旋转轴27在从马达22的输出轴21传递来的旋转动力作用下绕轴线O旋转而被驱动旋转。第二扩散器26b以环状配置在第二叶轮26a的周围。
第二涡管室26c与用于向冷凝器2供给压缩冷媒气体X1的流路R1相连,将从第二压缩级26导出的压缩冷媒气体X1向流路R1供给。
另外,第一压缩级25的第一涡管室25c和第二压缩级26的导入涡管室26d经由与第一压缩级25以及第二压缩级26分体设置的外部配管(未图示)相连,由第一压缩级25压缩后的冷媒气体X4经由该外部配管供给到第二压缩级26。上述的流路R4(参照图1)与该外部配管相连,在扩散器3中产生的冷媒的气相成分X3经由外部配管供给到第二压缩级26。
旋转轴27由固定在齿轮壳体20上的第二轴承28和固定在压缩机壳体18上的第三轴承30支撑而能够旋转。
在齿轮壳体20上形成有收容用于将输出轴21的驱动力向旋转轴27传递的齿轮单元31和防止油雾混入的防雾装置32的收容空间S1。油箱13配置在收容空间S1的下方。该油箱13也与形成在压缩机壳体18内的空间S2连通。单向阀16配置在防雾装置32上,与均压管15的另一端15b相连。另外,单向阀16无需一定要配置在防雾装置32上,只要是与均压管15相连即可。
齿轮单元31具备固定在马达22的输出侧21上的大直径齿轮33,以及固定在旋转轴27上并与大直径齿轮33啮合的小直径齿轮35。而且,将马达22的输出轴21的旋转动力向旋转轴27传递,以使旋转轴27的转速相对于输出轴21的转速增加。
接着,对本实施方式的涡轮冷冻机1以及涡轮压缩机6的作用进行说明。
首先,随着涡轮冷冻机1以及涡轮压缩机6的运行开始,通过未图示的油泵,润滑油从油箱13供给到滑动部位11。之后,马达22被驱动,马达22的输出轴21的旋转动力经由齿轮单元31向旋转轴27传递,这样一来,第一压缩级25以及第二压缩级26被驱动而旋转。
当第一压缩级25被驱动而旋转时,第一压缩级25的吸入口25d成为负压状态,来自流路R5的冷媒气体X4经由吸入口25d流入第一压缩级25。此时,吸入容量被进口导叶25g适当调节。
流入第一压缩级25的内部的冷媒气体X4从推力方向流入第一叶轮25a,通过第一叶轮25a而被赋予了速度能量并向径向方向排出。
在第一叶轮25a被驱动而旋转,吸入口25d成为负压状态时,与间隙25j连通的中继空间25h内也成为负压状态。因此,由于收容空间S1一侧成为压力高于中继空间25h一侧的高压,所以单向阀16为打开状态,位于第一叶轮25a的上游一侧的吸入口25d成为经由间隙25j、中继空间25h、均压管15、单向阀16、收容空间S1而与油箱13连通的状态。而且,吸入口25d与油箱13的内部的压力大致相等,油箱13的内部也同样成为负压状态。因此,从被供给润滑油的第一轴承23、第二轴承28、第三轴承30、齿轮单元31等滑动部位11流下的润滑油朝向成为负压状态油箱13移动而被回收。
从第一叶轮25a排出的冷媒气体X4通过由第一扩散器25b将速度能量转换成压力能量而被压缩。从第一扩散器25b排出的冷媒气体X4经由第一涡管室25c向第一压缩级25的外部导出。
而且,导出到第一压缩级25的外部的冷媒气体X4经由外部配管向第二压缩级26供给。
供给到第二压缩级26的冷媒气体X4经由导入涡管室26d从推力方向流入第二叶轮26a,由第二叶轮26a赋予了速度能量后向径向方向排出。
从第二叶轮26a排出的冷媒气体X4通过由第二扩散器26b将速度能量转换成压力能量而被进一步压缩并作为压缩冷媒气体X1。
从第二扩散器26b排出的压缩冷媒气体X1经由第二涡管室26c向第二压缩级26的外部导出。
而且,导出到第二压缩级26的外部的压缩冷媒气体X1经由流路R1向冷凝器2供给。
另一方面,在根据节能对策等而使涡轮冷冻机1停止时,冷媒从冷凝器2向涡轮压缩机6的入口逆流,吸入口25d的压力变高。此时,由于中继空间25h内的压力高于收容空间S1内的压力,所以产生冷媒向均压管15一侧的逆流,但单向阀16是关闭的。这样一来,即使中继空间25h一侧的压力增高,油箱13(收容空间S1)内的压力也得以维持,阻止了冷媒向油箱13一侧的逆流。
根据该涡轮冷冻机1以及涡轮压缩机6,由于配置有单向阀16,所以在运行停止时涡轮压缩机6的入口一侧的压力高于油箱13(收容空间S1)一侧的压力时,单向阀16关闭,能够阻断均压管15。因此,能够通过简单的结构适当地抑制冷媒穿过均压管15向油箱13(收容空间S1)一侧逆流,并能够抑制伴随冷媒从油箱13(收容空间S1)向马达22等漏出的润滑油的泄漏。
特别是,由于均压管15的一端15a是开口于与入口导叶25g的背面连通地设置的中继空间25h中配置的,所以在运行时,能够使油箱13(收容空间S1)内的压力与压力最低的中继空间25h为同压,从而能够适当地回收润滑油。
而且,由于单向阀16内置在框体10中,所以单向阀16不会向框体10的外部突出,确保气密性,并且能够实现涡轮压缩机6整体的省空间化。
另外,本发明的技术范围并不仅限于上述实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。
例如,在上述实施方式中,单向阀16是内置在框体10中,但并不仅限于此,也可以如图3所示,是均压管15配置在框体10的外部而连通油箱13(收容空间S1)和中继空间25h,单向阀16配置在均压管15的中途的涡轮压缩机42以及具备这种涡轮压缩机的涡轮冷冻机43。
而且,在上述实施方式中,对于具备两个压缩级(第一压缩级25以及第二压缩级26)的结构进行了说明,但并不仅限于此,也可以采用具备一个或者三个以上的压缩级的结构。
另外,对作为框体10分别区分形成有马达壳体17和压缩机壳体18以及齿轮壳体20的涡轮压缩机进行了说明,但并不仅限于此,例如,也可以是马达配置在第一压缩级与第二压缩级之间的结构
以上,对本发明的优选实施例进行了说明,但本发明并不仅限于这些实施例。能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的增加、省略、置换以及其他变更。本发明并不受上述说明的限定而仅由权利要求书限定。
Claims (5)
1.一种涡轮压缩机,其特征在于,具备:
框体;
多个压缩级,能够经由滑动部位相对于前述框体旋转地配置;
油箱,贮留向前述滑动部位供给的润滑油;
均压管,使前述油箱与前述压缩级的入口附近连通;以及
单向阀,仅容许流体在前述均压管中从前述油箱一侧向前述压缩级一侧移动。
2.如权利要求1所述的涡轮压缩机,其特征在于,
具备配置在前述压缩级的入口处的吸入容量调节部,
在前述多个压缩级的第一压缩级中的第一叶轮以及位于其上游一侧的吸入口的外周部的第一壳体上区分形成有以轴线为中心的呈圆环状的中继空间,并且该中继空间与前述吸入容量调节部的背面连通地设在前述框体中,
前述均压管的一端开口于前述中继空间中配置。
3.如权利要求1或2所述的涡轮压缩机,其特征在于,前述单向阀内置在前述框体中。
4.一种冷冻机,其特征在于,
具备:冷凝器,对压缩后的冷媒进行冷却液化;蒸发器,通过使液化的前述冷媒蒸发,从冷却对象物获取气化热而对前述冷却对象物进行冷却;以及涡轮压缩机,对由前述蒸发器蒸发的前述冷媒进行压缩并向前述冷凝器供给;
使用权利要求1或2所述的涡轮压缩机作为前述涡轮压缩机。
5.如权利要求4所述的冷冻机,其特征在于,
前述单向阀内置在前述框体中。
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