CN104895807B - 离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心压缩机，包括：电机、支撑壳体、第二传动轴和扩压器。电机具有电机壳体和第一传动轴，第一传动轴的位于支撑壳体内的部分外套有滑动轴承，第二传动轴的位于支撑壳体内的部分外套有滚子轴承，扩压器包括扩压器壳体、隔板和叶轮，第二传动轴的伸入到扩压器内的部分的周壁形成为非圆形，叶轮的中心孔形成为非圆形孔，叶轮上设有浮动密封件。根据本发明的离心压缩机，通过在离心压缩机内设置浮动密封件、滑动轴承、滚子轴承以及采用非圆形孔的型面联接技术，可有效地提高离心压缩机的运行效率。

Description

离心压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机设备领域，尤其涉及一种离心压缩机。

背景技术

在多级制冷离心式压缩机中，相关技术中的多级离心压缩机叶轮密封结构为固定式叶轮轮盖或轮盘密封，密封静态间隙设计小，在不平衡及振动情况下，密封材料很快容易磨损，实际运行密封间隙大，气体压缩机效率低，初始装配困难，传动轴转动不灵活，压缩机起动需求转矩相对较大，要求相应传动及气动部分壳体等零件加工尺寸及几何精度高，当轴承磨损较大，密封齿磨损完后，叶轮可能同密封环发生硬碰撞，导致叶轮损坏，采用固定密封结构的多级压缩机，为提高轴刚性，叶轮轮毂直径通常较大，叶轮气动效率由此降低，总之采用固定密封的多级制冷压缩机，将导致密封效率及密封可靠性降低，从而导致压缩机效率和可靠性能降低。

其次，多级离心压缩机叶轮同高速轴的联接方式为有键联接、无键摩擦联接等，有键联接需要对叶轮高速轴组件进行整体动平衡，联接部位应力集中，无键摩擦联接需要的高速轴直径较大，用于增加摩擦转矩及提高轴的临界转速。第三，多级离心压缩机高速轴承为滑动轴承支撑，滑动轴承支撑所需油润滑量及轴摩擦损失功耗较大，起动转矩较大，频繁起动性能不佳；最后，多级离心压缩机低速部分采用电机转子两端轴承支撑方式，轴承装配对中不好，轴承润滑油路复杂，电机冷却系统也较复杂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种离心压缩机，所述离心压缩机可高效运行。

根据本发明实施例的离心压缩机，包括：电机，所述电机具有电机壳体和第一传动轴，所述电机壳体的一侧敞开；支撑壳体，所述支撑壳体的一侧与所述电机壳体的敞开端相连，所述第一传动轴的一端伸入到所述支撑壳体内，所述第一传动轴的位于所述支撑壳体内的部分外套有滑动轴承，所述滑动轴承固定在所述支撑壳体上；第二传动轴，所述第二传动轴的一部分伸入到所述支撑壳体内，所述第二传动轴通过齿轮组与所述第一传动轴配合，所述第二传动轴的位于所述支撑壳体内的部分外套有滚子轴承，所述滚子轴承固定在所述支撑壳体上；扩压器，所述扩压器包括扩压器壳体、隔板和叶轮，所述扩压器壳体设在所述支撑壳体的另一侧，所述扩压器壳体内限定出进风口，所述隔板设在所述扩压器壳体内以限定出气腔和与所述气腔连通的排气通道，所述第二传动轴的一端伸入到所述扩压器壳体内，所述第二传动轴的伸入到所述扩压器内的部分的周壁形成为非圆形，所述叶轮的中心孔形成为非圆形孔，所述中心孔外套在所述第二传动轴上，所述叶轮上设有浮动密封件，所述浮动密封件与所述隔板接触以阻断所述进风口和所述气腔直接导通且阻断所述排气通道与所述扩压器壳体外的空间导通。

根据本发明实施例的离心压缩机，通过在压缩机内设置浮动密封件、滑动轴承、滚子轴承以及采用非圆形孔联接技术，可有效地提高压缩机的运行效率。

具体地，所述叶轮为多个，每个所述叶轮的中心孔均形成为非圆形孔，每个所述中心孔贴合在所述第二传动轴的外周壁上，在空气的流动方向上，所述气腔为多个且多个所述气腔的压力不同，相邻的两个所述气腔之间设有一个所述叶轮，相邻的所述两个气腔通过设在相应的所述叶轮上的且与所述隔板接触的浮动密封件阻隔直接导通。

进一步地，所述第二传动轴的伸入到所述扩压器壳体内的部分为多边形轴。

进一步地，所述支撑壳体与所述扩压器壳体之间为可拆卸连接。

具体地，所述支撑壳体和所述扩压器壳体为螺钉连接。

进一步地，所述支撑壳体与所述电机壳体为可拆卸连接。

具体地，所述支撑壳体与所述电机壳体为螺钉连接。

附图说明

图1是根据本发明实施例的离心压缩机的结构示意图；

图2是图1中所示的A-A方向剖面图；

图3是图2中所示的C-C方向剖视图。

附图标记：

离心压缩机100；

电机1；电机壳体11；第一传动轴12；

支撑壳体2；

第二传动轴3；

扩压器壳体41；隔板42；叶轮43；第一叶轮43a；第二叶轮43b；进风口44；气腔45；第一气腔45a；第二气腔45b；排气通道46；

滑动轴承5；

滚子轴承6；

浮动密封件7；

螺钉8；

被套91；压板92；螺栓93。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的离心压缩机100。

参考图2所示，根据本发明实施例的离心压缩机100，包括：电机1、支撑壳体2、第二传动轴3和扩压器。

具体地，参考图2所示，电机1具有电机壳体11和第一传动轴12，电机1通过第一传动轴12的转动将驱动力输出，电机壳体11可限定出一定的容纳空间，一方面可对电机壳体11内的零部件进行保护，另一方面可满足第一传动轴12的安装空间。可以理解的是，电机1还包括定子等元件，定子外套在第一传动轴12上且可固定在电机壳体11的内壁上，定子与第一传动轴12配合以驱动第一传动轴12转动。

参考图2所示，电机壳体11的一侧(例如如图2中所示的左侧)敞开，支撑壳体2的一侧(例如如图2中所示的右侧)与电机壳体11的敞开端相连，第一传动轴12的一端伸入到支撑壳体2内，第一传动轴12的位于支撑壳体2内的部分外套有滑动轴承5，例如在图2所示的具体示例中，第一传动轴12的位于支撑壳体2内的部分在长度方向上依次外套有两个滑动轴承5。由此可知，第一传动轴12的一端通过采用滑动轴承5支撑，另一端通过定子支撑，可使得滑动轴承5的装配对中性良好，有效地简化了滑动轴承5的润滑油路系统和电机1冷却系统，进而提高了离心压缩机100的运行效率，同时，滑动轴承5固定在支撑壳体2上，从而有效地提高了滑动轴承5的支撑稳定性。

参考图2所示，第二传动轴3的一部分伸入到支撑壳体2内，第二传动轴3通过齿轮组与第一传动轴12配合，具体而言，第一传动轴12转动通过齿轮组驱动第二传动轴3的转动工作，当电机1的工作功率较高时，第一传动轴12的转速较快，从而驱动第二传动轴3的转速较快，离心压缩机100的工作频率就会较高；当电机1的工作功率较低时，第一传动轴12的转速较慢，从而驱动第二传动轴3的转速较慢，离心压缩机100的工作频率就会较低。可以理解的是，齿轮组可以为增速齿轮副以使得第二传动轴3的转速高于第一传动轴12的转速。因此在本发明的描述中，由于第二传动轴3的转速高于第一传动轴12的转速，可以将第二传动轴3称为高速轴，将第一传动轴12称为低速轴，将第二传动轴3及固定在第二传动轴3上随其运动的部件统称为高速轴组件。

第二传动轴3的位于支撑壳体2内的部分外套有滚子轴承6，例如在图2所示的具体示例中，第二传动轴3的位于支撑壳体2内的部分沿长度方向(例如图2中所示的左右方向)可依次外套两个滚子轴承6，这样，与现有的滑动轴承相比，可有效地减少轴承所需润滑油用量及轴承摩擦损失功耗，减少起动转矩，提高压缩机频繁起动性能，进而有效地提高离心压缩机100的运行效率，同时，滚子轴承6固定在支撑壳体2上，从而有效地提高了滚子轴承6的支撑稳定性。

参考图2所示，扩压器包括扩压器壳体41、隔板42和叶轮43。扩压器壳体41设在支撑壳体2的另一侧(例如图2中所示的左侧)，扩压器壳体41内限定出进风口44，隔板42设在扩压器壳体41内以限定出气腔45和与气腔45连通的排气通道46，具体而言，在离心压缩机100工作时，第二传动轴3高速转动以带动叶轮43高速运转，这样，低压气体通过进风口44吸入，经过叶轮43压缩后进入气腔45内，最终通过与气腔45连通的排气通道46排出离心压缩机100。

第二传动轴3的一端伸入到扩压器壳体41内，第二传动轴3的伸入到扩压器内的部分的周壁形成为非圆形，叶轮43的中心孔形成为非圆形孔，中心孔外套在第二传动轴3上，也就是说，叶轮43的中心孔和第二传动轴3的伸入到扩压器内的部分的周壁通过非圆形面联接。

例如在本发明的一些具体示例中，参考图3所示，第二传动轴3的伸入到扩压器壳体41内的部分为多边形轴，也就是说，外套在第二传动轴3上的叶轮43的中心孔也为相适配的多边形孔，这样，可简化装配制造及维修，不需要对叶轮43的高速轴组件进行整体动平衡，消除了联接部位的应力，提高了联接强度和传递扭矩，同时也有效地提高了高速轴组件的临界运行转速。

当然，本发明不限于此，叶轮43同第二传动轴3的联接可采用多元曲面的型面联接技术，以满足简化装配制造及维修，不需要对高速轴组件进行整体动平衡，消除联接部位的应力，提高联接强度和传递扭矩，提高高速轴组件的临界运行转速，即可满足实际的使用需求。

参考图2所示，叶轮43上设有浮动密封件7，浮动密封件7与隔板42接触以阻断进风口44和气腔45直接导通且阻断排气通道46与扩压器壳体41外的空间导通，通过将浮动密封件7设置在叶轮43上，可防止进风口44与气腔45之间、排气通道46与扩压器壳体41外的空间之间的高低压窜气问题，对叶轮43的轮盖或者轮盘起到有效密封，有效地提高了密封效率和密封的可靠性，进而有效地提高了离心压缩机100的运行效率和可靠性。

可以理解的是，浮动密封件7的结构和工作原理等均为现有技术，这里就不详细描述。

根据本发明的离心压缩机100，通过在离心压缩机100内设置浮动密封件7、滑动轴承5、滚子轴承6以及采用非圆形孔的型面联接技术，可有效的提高高速轴组件的临界运行转速，减少起动转矩，提高压缩机频繁起动性能，简化轴承润滑油路系统及电机冷却系统，可有效地提高离心压缩机100的运行效率。

在本发明的一些实施例中，叶轮43为多个，每个叶轮43的中心孔均形成为非圆形孔，每个中心孔贴合在第二传动轴3的外周壁上，也就是说，每个叶轮43的中心孔与第二传动轴3的外周壁均可通过非圆形孔的型面联接，从而可整体地简化装配制造及维修，不需要对高速轴组件进行整体动平衡，消除了联接部位的应力，提高了联接强度和传递扭矩，同时也有效地提高了高速轴组件的临界运行转速。其中相邻的两个叶轮43之间可以通过被套91进行轴向定位，在空气的流动方向上，位于最上游的叶轮43的前端有压板92，螺栓93穿过压板92固定在第二传动轴3上，以实现位于最上游的叶轮43的轴向支撑固定。

在空气的流动方向上，气腔45为多个且多个气腔45的压力不同，相邻的两个气腔45之间设有一个叶轮43，相邻的两个气腔45通过设在相应的叶轮43上的且与隔板42接触的浮动密封件7阻隔直接导通。参考图2的具体示例中，叶轮43可设为两个，每个叶轮43上分别设置有浮动密封件7，当离心压缩机100工作时，低压气体首先由进风口44吸入，经过第一叶轮43a压缩进入第一气腔45a，此时，第一气腔45a内的气压大于进风口44的气压，之后，第一气腔45a内的气体通过第二叶轮43b压缩后进入第二气腔45b，最后经过排气通道46排出压缩机，完成气体多级压缩过程，由此可知，进风口44与第一气腔45a之间通过第一叶轮43a上的浮动密封件7进行高低压密封，第一气腔45a与第二气腔45b之间通过第二叶轮43b上的浮动密封件7进行高低压密封，排气通道46与扩压器壳体41外的空间之间通过第二叶轮43b上的浮动密封件7进行高低压密封。

由此可知，一方面通过设置多个叶轮43，可对低压气体进行多级压缩，有效地提高离心压缩机100的运行效率，另一方面通过在每个叶轮43上都设置浮动密封件7，可有效地提高离心压缩机100的密封效率和密封的可靠性。

在本发明的一些实施例中，参考图2所示，支撑壳体2与扩压器壳体41之间为可拆卸连接，一方面可使得离心压缩机100的装配简单，另一方面可使得离心压缩机100的后期维修拆卸方便，利于离心压缩机100零部件的更换。

具体地，参考图2所示，支撑壳体2和扩压器壳体41可为螺钉连接，即采用螺钉8将支撑壳体2和扩压器壳体41固定在一起，螺钉8为工业常见零部件，一方面便于安装操作，另一方面螺钉8成本低，规格相同，可有效地降低离心压缩机100的生产成本。

在本发明的一些实施例中，参考图2所示，支撑壳体2与电机壳体11为可拆卸连接，一方面可使得离心压缩机100的装配简单，另一方面可使得离心压缩机100的后期维修拆卸方便，利于离心压缩机100零部件的更换。

具体地，参考图2所示，支撑壳体2和电机壳体11可为螺钉连接，即采用螺钉8将支撑壳体2和电机壳体11固定在一起，螺钉8为工业常见零部件，一方面便于安装操作，另一方面螺钉8成本低，规格相同，可有效地降低离心压缩机100的生产成本。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种离心压缩机，其特征在于，包括：

电机，所述电机具有电机壳体和第一传动轴，所述电机壳体的一侧敞开；

支撑壳体，所述支撑壳体的一侧与所述电机壳体的敞开端相连，所述第一传动轴的一端伸入到所述支撑壳体内，所述第一传动轴的位于所述支撑壳体内的部分外套有滑动轴承，所述滑动轴承固定在所述支撑壳体上；

第二传动轴，所述第二传动轴的一部分伸入到所述支撑壳体内，所述第二传动轴通过齿轮组与所述第一传动轴配合，所述第二传动轴的位于所述支撑壳体内的部分外套有滚子轴承，所述滚子轴承固定在所述支撑壳体上；

扩压器，所述扩压器包括扩压器壳体、隔板和叶轮，所述扩压器壳体设在所述支撑壳体的另一侧，所述扩压器壳体内限定出进风口，所述隔板设在所述扩压器壳体内以限定出气腔和与所述气腔连通的排气通道，所述第二传动轴的一端伸入到所述扩压器壳体内，所述第二传动轴的伸入到所述扩压器内的部分的周壁形成为非圆形，所述叶轮的中心孔形成为非圆形孔，所述中心孔外套在所述第二传动轴上，所述叶轮上设有浮动密封件，所述浮动密封件与所述隔板接触以阻断所述进风口和所述气腔直接导通且阻断所述排气通道与所述扩压器壳体外的空间导通，所述第二传动轴的伸入到所述扩压器壳体内的部分为多边形轴。

2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述叶轮为多个，每个所述叶轮的中心孔均形成为非圆形孔，每个所述中心孔贴合在所述第二传动轴的外周壁上，在空气的流动方向上，所述气腔为多个且多个所述气腔的压力不同，相邻的两个所述气腔之间设有一个所述叶轮，相邻的所述两个气腔通过设在相应的所述叶轮上的且与所述隔板接触的浮动密封件阻隔直接导通。

3.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述支撑壳体与所述扩压器壳体之间为可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，所述支撑壳体和所述扩压器壳体为螺钉连接。

5.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述支撑壳体与所述电机壳体为可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的离心压缩机，其特征在于，所述支撑壳体与所述电机壳体为螺钉连接。