CN103016364B - 离心压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种离心压缩机，包括：电机，电机包括筒体、第一输出端和第二输出端，筒体具有相对设置的第一端和第二端，第一输出端和第二输出端分别设置在第一端和第二端；第一压缩机，第一压缩机安装在电机的第一输出端；第二压缩机，第二压缩机安装在电机的第二输出端；第一压缩机的出口与第二压缩机的入口连通。本发明通过电机直接带动第一压缩机和第二压缩机的叶轮高速旋转，省掉了齿轮增速结构，从而使得本发明具有整体外形小、重量轻的特点，同时也避免了齿轮增速结构在传动过程中带来的机械损失和噪音，可省去为降噪而设置的隔音装置，从而降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及空调领域，更具体地，涉及一种离心压缩机。
背景技术
现有技术中空调领域的离心压缩机通常采用定频交流电机或变频交流电机，并通过增速齿轮将转速提高到设计转速以便带动压缩机的叶轮旋转，使高速旋转的叶轮对来流气体做功，从而提高气体压力。
现有技术中的这种压缩机结构存在以下不足：(1)由于使用了增速齿轮，因而增加了离心压缩机的机械损失，从而增大了离心压缩机的功耗，影响了离心压缩机机组的性能；(2)增速齿轮的存在大大增大了离心压缩机的外形结构，使得离心压缩机的箱体显得庞大、笨重，成本也随之增加；(3)由于离心压缩机的转速很高，增速齿轮的增速过程中会产生很大的噪音，现有技术中的离心压缩机的噪音为93分贝左右，因此，需要额外增加隔音措施，导致工程成本增加；(4)现有技术中的离心压缩机所用电机为三相异步电机，电机效率最高为94％左右，若想在此电机的基础上进一步提高能效，难度非常大；(5)现有技术中的离心压缩机的变频属低转速变频范畴，即采用在普通的三相异步电机上增加变频器方式，此方式相对于定频方式虽然可以提高部分负荷性能，但由于增速齿轮的存在会造成机械传动损失，特别在部分负荷时比较明显，因此部分负荷性能提升空间也受到制约。
发明内容
本发明旨在提供一种离心压缩机，以解决现有技术的离心压缩机的机械损失、噪音大、体积大、成本高的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种离心压缩机，包括：电机，电机包括筒体、第一输出端和第二输出端，筒体具有相对设置的第一端和第二端，第一输出端和第二输出端分别设置在第一端和第二端；第一压缩机，第一压缩机安装在电机的第一输出端；第二压缩机，第二压缩机安装在电机的第二输出端；第一压缩机的出口与第二压缩机的入口连通。
进一步地，筒体上一体地设置有中间流道，第一压缩机的出口与第二压缩机的入口通过中间流道连接。
进一步地，第二压缩机的壳体上设置有补气通道。
进一步地，筒体的外部独立地设置有中间流道，第一压缩机的出口与第二压缩机的入口通过中间流道连接。
进一步地，中间流道上设置有补气通道。
进一步地，在第一压缩机和第二压缩机的入口处还分别设置有用于调节流量的调节机构。
进一步地，第一压缩机包括第一叶轮、第一基座和与第一基座连接的第一壳体，第一基座通过第一基座的第一侧壁设置在筒体的第一端；第一输出端的自由端穿过第一侧壁上的轴孔，第一叶轮安装在第一输出端上。
进一步地，第一输出端与轴孔之间设置有第一轴承。
进一步地，第一叶轮是闭式叶轮或开式叶轮。
进一步地，第二压缩机包括第二叶轮、第二基座和与第二基座连接的第二壳体，第二基座通过第二基座的第一侧壁设置在筒体的第二端；第二输出端的自由端穿过第一侧壁上的轴孔，第二叶轮安装在第二输出端上。
进一步地，第二输出端与轴孔之间设置有第二轴承。
进一步地，第二叶轮是闭式叶轮或开式叶轮。
进一步地，电机是直流变频电机。
本发明通过电机直接带动第一压缩机和第二压缩机的叶轮高速旋转，因此省掉了现有技术中的离心压缩机的齿轮增速结构，从而使得本发明具有整体外形小、重量轻的特点，同时也避免了齿轮增速结构在传动过程中带来的机械损失和噪音，可省去为降噪而设置的隔音装置，从而降低了成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性示出了具有外置式结构的离心压缩机的结构示意图；
图2示意性示出了具有内置式结构的离心压缩机的结构示意图；
图3示意性示出了闭式叶轮的结构示意图；以及
图4示意性示出了开式叶轮的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1-2所示，本发明中的离心压缩机包括：电机1，第一压缩机2和第二压缩机3；其中，电机1包括筒体13、第一输出端11和第二输出端12，筒体13具有相对设置的第一端和第二端，第一输出端11和第二输出端12分别设置在第一端和第二端；第一压缩机2安装在电机1的第一输出端11；第二压缩机3安装在电机1的第二输出端12；第一压缩机2的出口24与第二压缩机3的入口33连通。优选地，电机1是直流变频电机，进一步是直流变频同步电机，由于采用了直流变频电机，因此电机的功率可达150kW～800kW，属大功率变频的范畴，另外，由于采用了直流变频同步电机，电机的转差率为0，从而具有较高的额定效率。本发明在电机的相对的两侧上分别布置有第一压缩机和第二压缩机从而构成双级压缩结构，这样，电机(特别是直流变频电机)就可通过其第一输出端和第二输出端直接带动第一压缩机和第二压缩机的叶轮旋转以对来流气体做功，使得第一压缩机排出的气体进入第二压缩机中进行进一步压缩，达到提升压力的目的。采用上述的压缩机结构，便于零部件加工、装配，具有可操作性强的特点。此外，由于第一压缩机和第二压缩机(特别是二者的叶轮)分别设置在电机的两端，因此可以相互抵消二者的叶轮在高速旋转时产生的大部分轴向力；进一步，由于电机(特别是直流变频电机)直接带动第一压缩机和第二压缩机(特别是二者的叶轮)高速旋转，因此省掉了现有技术中的离心压缩机的齿轮增速结构，从而使得本发明相对于现有技术中的离心机压缩机来说，具有整体外形小、重量轻的特点，同时也避免了齿轮增速结构在传动过程中带来的机械损失和噪音，特别地，本发明的噪声一般在70～80分贝之间，比现有技术中的离心压缩机的噪声要低10分贝左右，因而可省去为降噪而设置的隔音装置，从而降低了成本；进一步，由于直流变频电机本身的额定效率高，又没有齿轮传动过程中的机械损失，因而能提高离心压缩机的满负荷性能。
优选地，第一压缩机2包括第一叶轮25、第一基座21和与第一基座21连接的第一壳体22，第一基座21通过第一基座21的第一侧壁设置在筒体13的第一端；第一输出端11的自由端穿过第一侧壁上的轴孔，第一叶轮25安装在第一输出端11上；第一输出端11与轴孔之间设置有第一轴承4；第一叶轮25是闭式叶轮(如图3所示)或开式叶轮(如图4所示)。优选地，第二压缩机3包括第二叶轮35、第二基座31和与第二基座31连接的第二壳体32，第二基座31通过第二基座31的第一侧壁设置在筒体13的第二端；第二输出端12的自由端穿过第一侧壁上的轴孔，第二叶轮35安装在第二输出端12上；第二输出端12与轴孔之间设置有第二轴承5；第二叶轮35是闭式叶轮(如图3所示)或开式叶轮(如图4所示)。优选地，对于采用闭式叶轮的第一、第二叶轮来说，在第一、第二叶轮的前端分别设置密封装置，以减少漏气损失；对于采用开式叶轮的第一、第二叶轮来说，在第一、第二叶轮的外侧分别设置轮盖，以配合第一、第二叶轮形成准封闭流道，以便对气体进行压缩做功。优选地，第一基座21和第二基座31均为铸件结构。由于第一压缩机和第二压缩机的气体比容不同，因此，第二基座31的气流通道要比第一基座21小，相应其外形结构也比第一基座21小，即：第一压缩机和第二压缩机具有不同的尺寸、在电机两侧也不是对称布置的，采用这种结构可使压缩机的]整体紧凑，并利于加工。优选地，第一轴承4和第二轴承5既可以是滑动轴承，也可以是滚动轴承；优选地，为了使离心压缩机更加可靠，第一轴承4和第二轴承5的个数均为两个，即第一压缩机和第二压缩机均采用双轴承进行定位，通过这样的结构可使电机的第一输出端和第二输出端更加稳定地高速旋转；优选地，第一轴承4和第二轴承5分别采用冷装方式安装于第一基座21和第二基座31，并用螺栓紧固件锁紧，以便更好地实现对高速旋的第一输出端和第二输出端的径向支撑和轴向定位。优选地，第一叶轮25和第二叶轮35为开式叶轮或闭式叶轮，并分别直接热装于电机的第一输出端和第二输出端上，以保证叶轮与电机的第一输出端、第二输出端之间的同轴度要求，并通过锁紧螺母对叶轮进行锁紧，锁紧螺母的螺纹方向与叶轮的旋转方向相反，使叶轮在高速旋转时，锁紧螺母更加紧固，从而保证直流变频电机直接带动叶轮高速旋转的稳定性。另外，由于第一叶轮25和第二叶轮35分别布置在电机的两侧，因此，相对于现有技术中的同侧布置的双级离心压缩机来说，电机轴的悬臂段较短、电机轴的钢性更好，电机轴的一阶固有频率所对应的转速就更高，电机轴的旋转更加稳定。进一步，由于第一压缩机和第二压缩机(特别是二者的叶轮)分别设置在电机的两端，因此可以相互抵消二者的叶轮在高速旋转所产生的大部分轴向力，使第一轴承4和第二轴承5受该轴向力的影响较小，以延长第一轴承4和第二轴承5的使用寿命。
优选地，电机1为半封闭式结构，电机1的两侧均具有法兰面，该两个法兰面分别与第一压缩机2的第一壳体22和第二压缩机3的第二壳体32连接。优选地，电机的法兰面与第一压缩机2的第一壳体22和第二压缩机3的第二壳体32之间分别通过螺栓实现封闭连接；优选地，在电机与第一压缩机2的第一壳体22和第二压缩机3的第二壳体32之间分别使用垫片或O形圈实现密封。进一步，对于下述的内置式的中间流道来说，电机的筒体13可采用铸件形式或钢件焊接形式，中间流道两端延伸至该两个法兰面。
优选地，第一压缩机2的出口24与第二压缩机3的入口33通过中间流道6连接。如图2-3所示，中间流道6具有进口端61和出口端62，其中，进口端63与第一压缩机的出口24连接，出口端62与第二压缩机的入口33连接。本发明中的离心压缩机还包括补气通道，外部的气体沿图1-2中箭头B所示的方向由补气通道被补充，通过补气通道的中间补气作用，可降低第二压缩机的入口处的气体的焓和温度，减小离心压缩机的整体耗功。
本发明的一个实施例中的中间流道是外置式的：如图1所示，筒体13的外部独立地设置有中间流道6，第一压缩机2的出口24与第二压缩机3的入口33通过中间流道6连接，从而构成外置式的中间流道的实施方式。优选地，中间流道6上设置有补气通道63。因此，对于上述外置式的实施方式来说，整台离心压缩机便可通过紧固件将第一压缩机2、第二压缩机3、电机1和中间流道紧密联接，从而组装成一个具有吸排气口和补气通道的封闭空间。
本发明的另一个实施例中的中间流道是内置式的：如图2所示，筒体13上一体地设置有中间流道6，第一压缩机2的出口24与第二压缩机3的入口33通过中间流道6连接，从而构成内置式的中间流道的实施方式。为了使本发明整体外形更为紧凑，优选地，第二压缩机3的壳体上设置有补气通道37，进一步，第二壳体32上设置有补气通道37，特别地，补气通道37铸于第二壳体32上。
优选地，在第一压缩机2的入口处和第二压缩机3的入口处还分别设置有用于调节流量的调节机构26，36。如图1-2所示，外部气体沿箭头A的方向进入第一压缩机中，然后通过调节机构到达第一叶轮，并在第一叶轮的作用下沿箭头23的方向流向第一压缩机的出口24；当第二压缩机内的气体被压缩后，沿图1-2中的箭头C所示的方向从第二压缩机的出口34被排出。调节机构26，36分别固定在第一压缩机2的第一壳体22和第二压缩机3的第二壳体32上。上述调节机构26，36分别包括多个叶片261，361和用于驱动该多个叶片261，361的驱动单元，驱动单元根据负荷的大小驱动上述叶片261，361旋转，从而改变调节机构26，36的通流面积。例如，在低负荷时，该驱动单元将叶片的角度关小，以减小通流面积，使本发明中的离心压缩机的流量减小；在高负荷时，该驱动单元将叶片的角度开大，以增大通流面积，使本发明中离心压缩机的流量增大，从而达到调节流量的目的。优选地，在负荷减小时，优先通过降低电机的转速来进行调节，当转速被调节而达到最低极限值时，再通过该驱动单元减小叶片的开度；反之，当负荷增大时，先通过驱动单元将叶片的开度调节至最大，然后再提高电机的转速；这样优先通过调节转速来适应负荷的变化，使调节机构26，36的叶片的开度保持在一个比较大的开度，减少了由于叶片开度过小而带来的节流损失，提高了本发明中的离心压缩机的综合部分负荷性能。此外，通过上述调节方式能避免调节机构的叶片处于小开度状态，从而优化了本发明中的离心压缩机的性能，使本发明远离喘振工况点，从而拓宽了本发明的运行范围和可靠性。优选地，调节机构26，36位于分别位于第一、第二、叶轮的前面。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种离心压缩机，其特征在于，包括：
电机(1)，所述电机(1)包括筒体(13)、第一输出端(11)和第二输出端(12)，所述筒体(13)具有相对设置的第一端和第二端，所述第一输出端(11)和第二输出端(12)分别设置在所述第一端和第二端；
第一压缩机(2)，所述第一压缩机(2)安装在所述电机(1)的第一输出端(11)；
第二压缩机(3)，所述第二压缩机(3)安装在所述电机(1)的第二输出端(12)；
所述第一压缩机(2)的出口(24)与所述第二压缩机(3)的入口(33)连通；
在所述第一压缩机(2)和第二压缩机(3)的入口处还分别设置有用于调节流量的调节机构(26，36)；所述调节机构(26，36)包括多个叶片和用于驱动所述多个叶片的驱动单元，所述驱动单元根据负荷的大小驱动所述多个叶片旋转，从而改变所述调节机构的通流面积；所述离心压缩机在负荷减小时优先通过调节所述电机(1)的转速来适应负荷的变化；
其中，所述筒体(13)上一体地设置有中间流道(6)，所述第一压缩机(2)的出口(24)与所述第二压缩机(3)的入口(33)通过所述中间流道(6)连接，所述第二压缩机(3)的壳体上设置有补气通道(37)，或者，
所述筒体(13)的外部独立地设置有中间流道(6)，所述第一压缩机(2)的出口(24)与所述第二压缩机(3)的入口(33)通过所述中间流道(6)连接，所述中间流道(6)上设置有补气通道(63)。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一压缩机(2)包括第一叶轮(25)、第一基座(21)和与所述第一基座(21)连接的第一壳体(22)，所述第一基座(21)通过所述第一基座(21)的第一侧壁设置在所述筒体(13)的第一端；所述第一输出端(11)的自由端穿过所述第一侧壁上的轴孔，所述第一叶轮(25)安装在所述第一输出端(11)上。
3.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一输出端(11)与所述轴孔之间设置有第一轴承(4)。
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(25)是闭式叶轮或开式叶轮。
5.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述第二压缩机(3)包括第二叶轮(35)、第二基座(31)和与所述第二基座(31)连接的第二壳体(32)，所述第二基座(31)通过所述第二基座(31)的第一侧壁设置在所述筒体(13)的第二端；所述第二输出端(12)的自由端穿过所述第一侧壁上的轴孔，所述第二叶轮(35)安装在所述第二输出端(12)上。
6.根据权利要求5所述的离心压缩机，其特征在于，所述第二输出端(12)与所述轴孔之间设置有第二轴承(5)。
7.根据权利要求5所述的离心压缩机，其特征在于，所述第二叶轮(35)是闭式叶轮或开式叶轮。
8.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述电机(1)是直流变频电机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |