CN109899314B - 一种高压超高压屏蔽压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种高压超高压屏蔽压缩机。通过机头、叶轮、电机壳体、电机定子、电机引线组件、屏蔽套、电机转子、机头侧轴承总成、后盖、后盖轴承总成、压力平衡膜片、支座A、支座B构成。本发明既克服了现有叶轮主轴孔与叶轮主轴间无密封结构，压缩机无法屏蔽输送气体与电机定子线圈的缺点，也克服了现有相关匹配构件“高压超高压介质环境屏蔽电机”密封不够可靠、充装的惰性液体热胀冷缩，易引发压力平衡膜片和屏蔽套破坏和电机定子引线安装困难等缺点，使得高压超高压屏蔽压缩机密封可靠，屏蔽套不受惰性液体热胀冷缩影响，安装维修方便，具有推广应用价值。

Description

一种高压超高压屏蔽压缩机

一、技术领域

本发明涉及屏蔽压缩机领域，尤其涉及一种高压超高压屏蔽压缩机。

二、技术背景

回转式压缩机，尤其是离心式压缩机，其压缩机主轴或者传动轴与其在压缩机机壳上的轴孔间需要密封。为了解决密封摩擦或泄漏问题，人们提出了各种压缩机的主轴或其传动轴与其在压缩机机壳上的轴孔间无密封结构，以适用于输送易燃、易爆、腐蚀性强、贵重、含有放射性和具有剧毒的气体。中国知识产权局2018年2月23日公布的，申请公布号为CN107733163 A，名称为“一种电机、离心式压缩机及空调机组”的发明专利，将压缩机叶轮主轴与电机传动轴直连，压缩机蜗壳上的叶轮主轴孔与叶轮主轴间无密封，允许输送的气体从叶轮背面分流流向电机转子与电机定子之间间隙，同时电机外壳内腔与电机定子外圆间设有螺旋槽，并将输送的气体分流引入螺旋槽，然后经电机定子与电机转子之间间隙流出，汇流于电机壳体上的出口后排出，起到冷却电机定子的作用，但该发明专利存在的问题是电机定子线圈直接暴露于输送气体，无法适用于具有腐蚀性和温度高的输送气体。中国国家知识产权局2018年8月21日公布的，申请公布号为CN108425862 A，名称为“用在低容量应用中使用的无油离心式压缩机”的发明专利，将输送气体从电机的尾部引入到电机壳体通道，以及电机定子与电机转子间的间隙通道，然后从压缩机侧的电机壳体排出孔排出，进入压缩机入口，做到了压缩机蜗壳叶轮主轴孔与叶轮主轴间无密封和无泄漏，但该发明专利存在的问题依然是电机定子线圈直接暴露于输送气体，无法适用于具有腐蚀性和温度高的输送气体。中国国家知识产权局2010年6月16日授权的，授权公告号为CN1013 59849B，名称为“高压超高压介质环境屏蔽电机”的发明专利，具有屏蔽套不因高压超高压介质压力而引起应力的优点，为组合创新高压超高压屏蔽压缩机提供了有利条件；但是，该专利技术的屏蔽套和压力平衡膜片采用O型圈密封，密封不可靠；屏蔽套和压力平衡膜片结构上无法消除因惰性液体充装温度与工作温度差产生惰性液体体积胀缩，易使屏蔽套和压力平衡膜片因热应力而破坏；电机定子引线连接困难，不便于安装和维修等缺陷，因此制约了该技术在组合创新高压超高压屏蔽压缩机中的实施。

三、发明内容

本发明的目的是克服现有压缩机的主轴或者传动轴与其在压缩机机壳上的轴孔间无密封结构存在的缺陷和不足，提供一种高压超高压屏蔽压缩机。

本发明的技术方案是由机头、叶轮、电机壳体、电机定子、电机引线组件、屏蔽套、电机转子、机头端轴承总成、后盖、后盖轴承总成、压力平衡膜片、支座A、支座B构成。

机头为带凸台的平盖，在平盖的轴心设置通孔为压缩机入口，在凸台端面轴心部位设置与叶轮相匹配的压缩机蜗室，在压缩机蜗室径向的凸台圆柱面上设置蜗室出口，在凸台的圆柱面底部设置密封槽，平盖上均布安装在电机壳体上的螺栓孔。

电机壳体，是在内腔设置安装电机定子、簧片固定圈、机头端轴承总成、机头、后盖轴承总成及后盖相匹配的台阶孔的腔体；在固定机头端轴承总成的台阶上设置与其匹配的螺纹孔，台阶近内腔边缘设置安装屏蔽套的减薄环槽；在固定后盖轴承总成的台阶上设置与其定位销孔匹配的定位销盲孔；在电机壳体的两端分别设置与机头平盖螺栓孔和后盖平盖螺栓孔相匹配的螺纹孔；在电机壳体的外圆柱面的中间位置设置环形凹槽，其上密封固定套装定子冷却套构成定子冷却室，定子冷却套为内直径与电机壳体外圆柱面直径相同的整体圆筒或者为外直径与电机壳体外圆柱面直径相同的双片半圆弧板；在安装簧片固定圈的对应位置的电机壳体壁上，设置3个安装电机引线组件的孔，在定子冷却套与电机壳体之间固定安装电机定子引线开孔护套；在机头的蜗室出口的对应位置的电机壳体上设置压缩机出口。

电机定子由定子铁心和绕组线圈构成，缠有绕组的电机定子形状为两端具有凸台的圆筒体，带绕组筒体内腔与屏蔽套外圆柱面相匹配，配合关系为间隙配合，带绕组筒体外圆与电机壳体内孔为过盈配合，朝向后盖一端凸台的外圆柱与簧片固定圈的内孔固定连接。

3组电机引线组件分别由簧片固定圈、簧片、固定螺钉、压线螺钉、电机引线、密封绝缘胶、绝缘套、触点构成；簧片固定圈是用绝缘材料制作的环形体，簧片固定圈厚度及内孔与电机定子朝向后盖一端凸台的长度及外圆相匹配，其外圆与电机壳体内腔相匹配；在簧片固定圈外圆设置与3组电机引线组件安装孔相对应的簧片固定槽，簧片固定槽底面上设置有螺钉孔和定子线圈引线通过孔；簧片为U字形，U字形簧片一端设置匹配固定螺钉的螺纹孔和定子线圈引线连接孔，定子线圈引线插入簧片固定槽底面上的定子线圈引线通过孔，和簧片上的定子线圈引线连接孔内，并固定在簧片上，用固定螺钉穿过簧片固定圈上设置的螺钉孔，旋进簧片的螺纹孔，将簧片固定在簧片固定圈上，定子线圈引线将定子线圈与簧片连通，U字形簧片另一端借助簧片的弹性在安装后紧密贴紧触点；绝缘套为绝缘材料做成的一端带有挡环的圆套，将圆套无挡环的一端从电机壳体内腔以过盈配合安装入电机引线组件安装孔内，触点的位置与绝缘套挡环相匹配，电机引线一端穿过电机引线组件安装孔及绝缘套后与触点固定连接，另一端为三相电源连接端；然后充装密封绝缘胶将3组电机引线固定在电机引线安装孔中心位置，也将与电机引线固定的触点固定在与绝缘套挡环相匹配的位置；待密封绝缘胶固化后，安装压线螺钉。

屏蔽套为套装在电机定子与电机转子之间的薄壁圆筒，其内腔直径与电机转子为间隙配合，其外径与电机定子内腔为间隙配合；其前后两端分别固定安装在机头端轴承总成和后盖轴承总成上，与后盖轴承总成连接的一端带有温度补偿波纹。

电机转子由转子轴及缠绕在其中部的圆柱状绕组或安装在其中部的圆柱状鼠笼构成，两端分别设置与机头端轴承总成的轴承内圈或者轴瓦相匹配的轴颈，以及安装叶轮的轴头和后盖轴承总成的轴承内圈或者轴瓦相匹配的轴颈，电机转子外圆柱面与屏蔽套的腔体相匹配，配合关系为间隙配合，安装叶轮的轴头直径与叶轮内孔直径相匹配。

叶轮为叶片和轮毂构成的开式叶轮，或者叶片、轮盘和轮毂构成的半开式叶轮，或者叶片、轮盘、轮盖和轮毂构成的闭式叶轮，叶轮轮廓与压缩机蜗室相匹配，轮毂轴心的内孔与电机转子安装叶轮的轴头相匹配。

机头端轴承总成由带凸台的法兰盘、凸台轴心设置轴承孔形成的轴承体及安装在轴承孔内的轴承构成，轴承为滚动轴承或者滑动轴承，在法兰盘上均布安装在电机壳体内腔台阶孔上的沉头螺栓孔；在轴承体的端面轴承孔外缘沿轴线设置贯通的机头气体平衡孔。

后盖为带凸台的平盖，在凸台端面的轴线位置设置与后盖轴承总成相配合的沉孔，沉孔心部位置设置凹槽为惰性液体平衡室，凸台的圆柱面设置密封槽；凸台端面惰性液体平衡室到凸台边缘之间的位置设置轴向惰性液体平衡孔和径向惰性液体平衡孔以及定位销盲孔，平盖端面与轴向惰性液体平衡孔之一位置相对应的位置贯通设置惰性液体充装孔；平盖上均布安装在电机壳体上的螺栓孔。

后盖轴承总成，是由圆柱体、过渡锥体及法兰盘同轴构成的轴承体，并在组合轴承体的轴心位置设置轴承孔，在轴承孔内安装轴承，轴承为滚动轴承或者滑动轴承；在法兰盘一端设置与后盖沉孔相匹配的凸台，凸台心部设置与后盖惰性液体平衡室对应的气体平衡室；凸台的边缘有安装压力平衡膜片的减薄环槽，将压力平衡膜片固定安装于后盖轴承总成法兰盘凸台的减薄环槽；后盖轴承总成的圆柱体端部边缘有安装屏蔽套的减薄环槽，将带温度补偿波纹一端的屏蔽套密封固定安装于后盖轴承总成的圆柱体端的减薄环槽；在法兰盘上分别设置定位销孔和与后盖惰性液体平衡孔对应的惰性液体平衡孔，同时在法兰盘前端面惰性液体平衡孔的位置设置与电机壳体内腔贯通的惰性液体平衡槽，定位销孔与相匹配的后盖凸台上的定位销盲孔对应匹配；在圆柱体端面轴承孔外缘沿轴线设置后盖气体平衡孔。

压力平衡膜片是密封固定在后盖轴承总成气体平衡室上，与气体平衡室边缘环槽相匹配的带圆环波纹的圆形膜片。

支座A和支座B为安装在压缩机机体下部，支撑压缩机机体的基座。

总安装过程：

首先，将气体出口管连接于电机壳体上的压缩机出口；将内径与电机壳体外径相同的定子冷却套圆筒直接套装在电机壳体外圆柱上的环形凹槽上，或者将外径与电机壳体外径相同的定子冷却套双片半圆弧板包覆在电机壳体外圆柱上的环形凹槽上后固定连接成圆筒，再将定子冷却套圆筒固定安装在电机壳体外圆柱上的环形凹槽与电机壳体外圆柱面相交部位，构成定子冷却室；在定子冷却套上固定安装与定子冷却室相通的定子冷却液入口和定子冷却液出口，在定子冷却套与电机壳体间固定安装电机定子引线开孔护套；再将支座A和支座B分别固定安装在电机壳体环形凹槽机头端和后盖端的外圆柱面上，支座A和支座B支撑面保证在同一平面上。

然后，将电机引线组件的绝缘套从电机壳体内腔以过盈配合安装入电机引线组件安装孔内；将电机引线一端导线端部与触点安装固定，另一端穿过绝缘套内孔和电机壳体筒壁上的电机引线安装孔，移动触点至与绝缘套挡环相匹配的位置，然后充装密封绝缘胶，将电机引线固定在电机引线安装孔中心位置，并将与电机引线固定的触点固定在与绝缘套挡环相匹配的位置，待胶固化后，安装压线螺钉。

第三，先将定子线圈引线穿入簧片固定圈及簧片上的引线连接孔，再将簧片通过固定螺钉安装在簧片固定圈上，并将簧片固定圈上的簧片沿周向对准安装在电机壳体上的电机引线组件触点，然后将簧片固定圈固定安装在电机定子朝向后盖端的凸台上，将定子线圈引线端部与簧片固定连接；将电机定子以过盈配合关系安装进电机壳体的内腔，簧片固定圈上的簧片借助簧片的弹性紧密贴紧触点。

第四，将压力平衡膜片固定安装于后盖轴承总成法兰盘凸台的减薄环槽上，将电机转子朝向后盖一端上设置的，与后盖轴承总成的滚动轴承内圈或者滑动轴承轴瓦相匹配的轴颈，安装进后盖轴承总成的滚动轴承内圈或者滑动轴承轴瓦内，将屏蔽套带有温度补偿波纹的一端朝向后盖轴承总成方向套装进电机转子，将屏蔽套带有温度补偿波纹的一端，固定安装在后盖轴承总成的圆柱体上的减薄环槽上；将连在一起的电机转子、屏蔽套、后盖轴承总成和压力平衡膜片自电机壳体后盖端一同装进电机定子内腔，对齐后盖轴承总成法兰盘上的定位销孔以及电机壳体中安装后盖轴承总成的台阶上的定位销盲孔，贯穿插入定位销进行定位，后盖轴承总成法兰盘前端面的惰性液体平衡槽贯通了电机壳体腔；将屏蔽套无温度补偿波纹一端固定安装在电机壳体中安装机头端轴承总成的台阶孔的减薄环槽上。

第五，将机头端轴承总成的轴承的滚动轴承外圈或者滑动轴承轴瓦安装进机头端轴承总成的轴承体的轴承孔内，然后将机头端轴承总成的轴承的滚动轴承内圈或者滑动轴承轴瓦套装在电机转子另一端的轴颈，与此同时机头端轴承总成安装进电机壳体中安装机头端轴承总成的台阶孔内，用轴承体固定螺栓固定在电机壳体内的台阶上，再将叶轮安装在电机转子的叶轮安装轴头上，用叶轮固定螺栓固定。

第六，将后盖的凸台上的密封槽内安装密封圈后，安装在电机壳体的后盖端面，后盖的惰性液体平衡孔对应贯通后盖轴承总成的惰性液体平衡孔，后盖的定位销盲孔对应安装到后盖轴承总成上相匹配的定位销上，用后盖螺栓套件将后盖固定在电机壳体上。

第七，将气体进口管连接于机头上的压缩机入口，然后将机头凸台的圆柱面上的密封槽内安装密封圈，将机头安装在电机壳体的机头端面，蜗室出口位置与电机壳体上的压缩机出口位置相对应，用机头螺栓套件将机头固定在电机壳体上。最后，从后盖上的惰性液体充装孔充装惰性液体，充满后上紧密封螺钉完成安装。

本发明的优异效果为：既克服了现有压缩机的主轴或者传动轴与其在压缩机机壳上的轴孔间的无密封结构无法屏蔽输送气体与电机定子线圈的缺点，同时又克服了涉及到的已有相关构件“高压超高压介质环境屏蔽电机”专利的屏蔽套和压力平衡膜片密封不够可靠、屏蔽套和压力平衡膜片易因热应力而破坏、电机定子引线连接困难等缺点，使得高压超高压屏蔽压缩机密封可靠，屏蔽套不受惰性液体热胀冷缩影响，安装维修方便，具有推广应用价值。

四、附图说明

图1为本发明整体结构示意图的剖视图；

图2为机头结构示意图主视图的剖视图；

图3为机头结构示意图的俯视图；

图4为机头端轴承总成结构示意图的剖视图；

图5为后盖轴承总成结构示意图的剖视图；

图6为图1中I的局部放大图；

图7为图1中II的局部放大图；

图8为图1中III的局部放大图；

图9为图1中IV的局部放大图。

附图标记：

1、屏蔽套 1-1、后盖屏蔽套焊缝 1-2、机头屏蔽套焊缝 2、电机转子 3、电机定子3-1、电机引线组件 3-1-1、压线螺钉 3-1-2、电机引线 3-1-3、密封绝缘胶 3-1-4、绝缘套3-1-5、触点 3-1-6、簧片 3-1-7、固定螺钉 3-1-8、簧片固定圈 3-2、定子线圈 3-3、定子线圈引线 4、电机壳体 4-1、定子冷却套 4-2、定子冷却液出口 4-3、定子冷却液入口 4-4、压缩机出口 4-5、引线开孔护套 5、机头端轴承总成 5-1、轴承体 5-2、轴承 5-3、机头气体平衡孔 5-4、沉头螺栓孔 5-5、轴承体固定螺栓 6、机头 6-1、压缩机入口 6-2、蜗室出口 6-3、密封圈 6-4、机头螺栓套件 6-5、压缩机蜗室 7、叶轮 7-1、叶轮固定螺栓 8、后盖 8-1、惰性液体充装孔 8-2、密封螺钉 8-3、密封圈 8-4、后盖螺栓套件 8-5、惰性液体平衡室 8-6、轴向惰性液体平衡孔 8-7、径向惰性液体平衡孔 9、压力平衡膜片 9-1、压力平衡膜片焊缝 10、后盖轴承总成 10-1、后盖轴承体 10-2、气体平衡室 10-3、惰性液体平衡孔 10-4、后盖气体平衡孔 10-5、轴承 10-6、惰性液体平衡槽 10-7、定位销孔 10-8、定位销 11-1、支座A 11-2、支座B。

五、具体实施方式

结合附图详细叙述本发明的实施方式。

如图1所示，本发明的技术方案是由机头6、叶轮7、电机壳体4、电机定子3、电机引线组件3-1、屏蔽套1、电机转子2、机头端轴承总成5、后盖8、后盖轴承总成10、压力平衡膜片9、支座A11-1、支座B11-2构成。

如图2、图3所示，机头6为带凸台的平盖，选用S30408不锈钢锻件，在平盖的轴心设置通孔为压缩机入口6-1，在凸台端面轴心部位设置与叶轮7相匹配的压缩机蜗室6-5，在压缩机蜗室6-5径向的凸台圆柱面上设置蜗室出口6-2，在凸台的圆柱面底部设置2道密封槽，平盖上均布安装在电机壳体4上的6个螺栓孔。

电机壳体4，选用20Mn锻件，是在内腔设置安装电机定子3、簧片固定圈3-1-8、机头端轴承总成5、机头6、后盖8及后盖轴承总成10相匹配的台阶孔的腔体；在固定机头端轴承总成5的台阶上设置4个与机头端轴承总成5沉头螺栓孔5-4匹配的螺纹孔，台阶近内腔边缘设置安装屏蔽套1的减薄环槽；在固定后盖轴承总成10的台阶上设置与后盖轴承总成10定位销孔10-7匹配的定位销盲孔；在电机壳体4的两端分别设置与机头6平盖和后盖8平盖相匹配的内孔及螺纹孔；在电机壳体4的外圆柱面的中间位置设置环形凹槽，与套装在环形凹槽上的内直径与电机壳体外圆柱面直径相同的定子冷却套4-1一起构成定子冷却室，或者与包覆在环形凹槽上并固定连接成一体的外直径与电机壳体4外圆柱面直径相同的定子冷却套4-1双片弧板一起构成定子冷却室；在安装簧片固定圈3-1-8的对应位置的电机壳体4壁上，设置3个安装电机引线组件3-1的孔，在定子冷却套4-1与电机壳体4之间固定安装电机定子引线开孔护套4-5；在机头6蜗室出口6-2的对应位置的电机壳体4上设置压缩机出口4-4。

电机定子3由定子铁心和绕组线圈构成，定子铁心选用硅钢片叠合而成，绕组为紫铜漆包线缠绕而成，缠有绕组的电机定子形状为两端具有凸台的圆筒体，带绕组筒体内腔与屏蔽套1外圆柱面相匹配，配合关系为间隙配合，带绕组筒体外圆与电机壳体内孔为过盈配合；朝向后盖端凸台的外圆柱与簧片固定圈3-1-8的内孔通过粘接剂固定连接。

如图6所示，3组电机引线组件3-1分别由簧片固定圈3-1-8、簧片3-1-6、固定螺钉3-1-7、压线螺钉3-1-1、电机引线3-1-2、密封绝缘胶3-1-3、绝缘套3-1-4、触点3-1-5构成；簧片固定圈3-1-8是用酚醛树脂制作的环形体，簧片固定圈3-1-8厚度及内孔与电机定子3朝向后盖一端凸台的长度及外圆相匹配，其外圆与电机壳体4内腔相匹配；在簧片固定圈3-1-8外圆设置3个与电机壳体4上的3组电机引线组件安装孔相对应的长方体簧片固定槽，簧片固定槽底面上设置有螺钉孔和定子线圈引线通过孔；簧片3-1-6为U字形，采用磷青铜片制作，U字形的簧片3-1-6的一端设置匹配固定螺钉3-1-7的螺纹孔和定子线圈引线3-3连接孔，3个定子线圈引线3-3顺序插入簧片固定槽底面上的定子线圈引线通过孔和簧片3-1-6上的定子线圈引线连接孔内，并将端部锡焊焊接固定在簧片3-1-6上，用固定螺钉3-1-7穿过簧片固定圈3-1-8底面上设置的螺钉孔，旋进簧片3-1-6的螺纹孔，将簧片3-1-6固定在簧片固定圈3-1-8上，定子线圈引线3-3将定子线圈3-2与簧片3-1-6连通，U字形的簧片3-1-6的另一端借助簧片3-1-6的弹性在安装后紧密贴紧触点3-1-5，能够保证稳定的传导电流；绝缘套3-1-4为酚醛树脂做成的一端带有挡环的圆套，将圆套无挡环的一端从电机壳体4内腔以过盈配合安装入电机引线组件安装孔内，移动触点3-1-5的位置与绝缘套3-1-4挡环相匹配，电机引线3-1-2一端穿过电机引线组件安装孔及绝缘套3-1-4内孔与触点3-1-5锡焊焊接固定，另一端为三相电源连接端；然后充装密封绝缘胶3-1-3将电机引线3-1-2固定在电机引线安装孔中心位置，也将与电机引线3-1-2固定的触点3-1-5固定在与绝缘套3-1-4挡环相匹配的位置；密封绝缘胶3-1-3为环氧树脂胶，待密封绝缘胶3-1-3固化后，安装压线螺钉3-1-1；电机引线组件3-1既能保证稳定的传输电流，又能保证与电机壳体绝缘，防止短路。

如图1、图7、图9所示，屏蔽套1为套装在电机定子3与电机转子2之间的薄壁圆筒，选用厚度0.15或0.2mm的S31603不锈钢薄板制作，其内腔直径与电机转子2为间隙配合，其外径与电机定子3内腔为间隙配合，在保证安装和运动不受制约的情况下最大程度的保证磁力传动；其前后两端通过氩弧焊焊接分别安装在电机壳体4上机头端轴承总成5安装孔的减薄环槽和后盖轴承总成10的减薄环槽上，完整的环形焊缝与屏蔽套1和压力平衡膜片9一同将电机转子和电机定子内腔隔离开，也将惰性液体和输送气体隔离开；与后盖轴承总成10连接的一端带有温度补偿段波纹，以抵消屏蔽套1因温度变化产生热胀冷缩而引起的温差应力。

电机转子2由转子轴及缠绕在其中部的柱状绕组或安装在其中部的柱状鼠笼构成，转子轴材料为S30408，两端分别设置与机头端轴承总成5的轴承5-2内圈或者轴瓦相匹配的轴颈及安装叶轮7的轴头和后盖轴承总成10的轴承10-5内圈或者轴瓦相匹配的轴颈，电机转子2中部外圆柱面与屏蔽套1的腔体相匹配，配合关系为间隙配合；电机转子涂有耐蚀涂层，安装叶轮7的轴头直径与叶轮7轮毂内孔直径相匹配。

叶轮7为叶片和轮毂构成的开式叶轮，或者叶片、轮盘和轮毂构成的半开式叶轮，或者叶片、轮盘、轮盖和轮毂构成的闭式叶轮，叶轮轮廓与压缩机蜗室相匹配，轮毂轴心的内孔与电机转子2安装叶轮7的轴头相匹配。

如图4所示，机头端轴承总成5由带凸台的法兰盘、凸台轴心设置轴承孔形成的轴承体及安装在轴承孔内的轴承5-2构成，轴承5-2为滚动轴承或者滑动轴承，材料为耐腐蚀合金，轴承体材料选用S30408不锈钢锻件；若轴承5-2选用滚动轴承，则滚动轴承外圈以过盈配合嵌入轴承孔内安装固定；若轴承5-2选用滑动轴承，则滑动轴承轴瓦以过盈配合嵌入轴承孔内安装固定；在法兰盘上均布安装在电机定子内腔台阶孔上的4个沉头螺栓孔5-4；在轴承体5-1的端面轴承孔外缘沿轴线设置4个贯通的机头气体平衡孔5-3。

后盖8为带凸台的平盖，选用20Mn锻件，在凸台端面的轴线位置设置与后盖轴承总成10相配合的沉孔，沉孔心部位置设置凹槽为惰性液体平衡室8-5，惰性液体平衡室8-5的大小应满足因惰性液体温度低于充装温度时而冷缩的收缩量，凸台的圆柱面设置2道密封槽；凸台端面惰性液体平衡室8-5到凸台边缘之间的位置设置4对轴向惰性液体平衡孔8-6和径向惰性液体平衡孔8-7以及2个定位销盲孔，平盖端面与轴向惰性液体平衡孔8-6之一位置相对应的位置贯通设置1个惰性液体充装孔8-1；平盖上均布安装在电机壳体4上的6个螺栓孔。

如图5所示，后盖轴承总成10，是由圆柱体、过渡锥体及法兰盘同轴构成的轴承体，并在组合轴承体的轴心位置设置轴承孔，在轴承孔内安装轴承10-5构成，轴承10-5为滚动轴承或者滑动轴承，轴承材料为耐腐蚀合金，轴承体材料选用S30408不锈钢锻件；若轴承10-5选用滚动轴承，则滚动轴承外圈以过盈配合嵌入轴承孔内安装固定；若轴承10-5选用滑动轴承，则滑动轴承轴瓦以过盈配合嵌入轴承孔内安装固定；在法兰盘一端设置与后盖沉孔相匹配的凸台，凸台心部设置气体平衡室10-2，气体平衡室10-2的大小应满足因惰性液体温度高于充装温度时而热胀的膨胀量；凸台的边缘有安装压力平衡膜片9的减薄环槽，以便将压力平衡膜片9边缘焊接在气体平衡室10-2的边缘，焊缝同时具有固定和密封的功能，将压力平衡膜片9两侧的输送气体与惰性液体隔离开；后盖轴承总成10的圆柱体端部边缘有与屏蔽套1焊接的减薄环槽，以便将屏蔽套1带温度补偿波纹的一端边缘焊接在后盖轴承总成10的圆柱体侧面上，焊缝同时具有固定和密封的功能，将环绕电机转子2的输送气体与电机定子3和屏蔽套1之间间隙内的惰性液体隔离开；在法兰盘上分别设置2个定位销孔10-7和4个与后盖8的轴向惰性液体平衡孔8-6相匹配的惰性液体平衡孔10-3，同时在法兰盘前端面惰性液体平衡孔10-3的位置设置与电机定子3和屏蔽套1之间间隙贯通的惰性液体平衡槽10-6，可使惰性液体根据压力变化在惰性液体平衡室及电机定子3和屏蔽套1之间间隙快速流动从而平衡压力；法兰盘上定位销孔10-7与相匹配的后盖8凸台上的定位销盲孔对应匹配；在圆柱体端面轴承孔外缘沿轴线设置4个后盖气体平衡孔10-4。

如图1、图8所示，压力平衡膜片9是与气体平衡室10-2边缘环槽相匹配的带圆环波纹的圆型膜片，选用厚度0.15或0.2mm的S31603不锈钢薄片制作；压力平衡膜片9的边缘通过氩弧焊焊接固定在气体平衡室10-2边缘减薄环槽上，压力平衡膜片9及完整的环形焊缝与屏蔽套1一同将电机转子2和电机定子3内腔隔离开，也将惰性液体和输送气体隔离开；压力平衡膜片9上的圆圈波纹以其变形来平衡压力平衡膜片9两侧的输送气体和惰性液体压力变化，同时压力平衡膜片9上的圆圈波纹的正反最大形变应满足惰性液体温度高于或低于其充装温度时而产生的热胀冷缩变形量。

定子冷却套4-1采用Q345R材料，为内直径与电机壳体外圆柱面直径相同的圆筒，或者为外直径与电机壳体外圆柱面直径相同的双片半圆弧板。

总安装过程：

首先，将气体出口管焊接连接固定于压缩机出口4-4；将内径与电机壳体4外径相同的定子冷却套4-1圆筒直接套装在电机壳体4外圆柱上的环形凹槽上，或者将外径与电机壳体4外径相同的定子冷却套4-1双片半圆弧板包覆在电机壳体4外圆柱上的环形凹槽上后通过焊接固定连接成圆筒，再将定子冷却套4-1圆筒通过焊接密封固定安装在电机壳体4外圆柱上的环形凹槽与电机壳体外圆柱面相交部位，构成定子冷却室；在定子冷却套4-1上焊接安装与定子冷却室相通的定子冷却液入口4-3和定子冷却液出口4-2及电机定子3的引线开孔护套4-5；再将前支座A11-1和后支座B11-2分别焊接固定安装在电机壳体4环形凹槽前后两端的外圆柱面上，两支座支撑面保证在同一平面上。

然后，将3组电机引线组件3-1的绝缘套3-1-4从电机壳体4内腔侧以过盈配合安装入电机引线组件安装孔，将电机引线3-1-2一端导线端部锡焊焊接在触点3-1-5上，另一端穿过绝缘套3-1-4内孔和电机壳体4筒壁上的电机引线安装孔，移动触点3-1-5到与绝缘套3-1-4挡环位置相匹配的位置，充装密封绝缘胶3-1-3，将电机引线3-1-2固定在电机引线安装孔中心位置，将与电机引线3-1-2固定连接的触点3-1-5固定在与绝缘套3-1-4挡环相匹配的位置，从而将电机引线3-1-2与电机壳体4绝缘隔离开，待胶固化后，安装压线螺钉3-1-1。

第三，先将定子线圈引线3-3穿入簧片固定圈3-1-8及簧片3-1-6上的引线连接孔，再将簧片3-1-6通过固定螺钉3-1-7安装在簧片固定圈3-1-8上，并将簧片固定圈3-1-8上的簧片沿轴向对准安装在电机壳体4上的电机引线组件3-1触点3-1-5，然后将簧片固定圈3-1-8通过粘接剂固定安装在电机定子3朝向后盖8端的凸台上，将定子线圈引线3-3端部与簧片3-1-6通过焊锡固定连接；电机定子3以过盈配合关系安装进电机壳体4的内腔，簧片固定圈3-1-8上的簧片3-1-6借助簧片3-1-6的弹性紧密贴紧触点3-1-5。

第四，将压力平衡膜片9边缘通过氩弧焊固定安装于后盖轴承总成10法兰盘凸台的减薄环槽上，将电机转子2朝向后盖8端上设置的，与后盖轴承总成10的轴承10-5的滚动轴承内圈或者滑动轴承轴瓦相匹配的轴颈，安装进后盖轴承总成10的滚动轴承内圈或者滑动轴承轴瓦内，将屏蔽套1带有温度补偿波纹的一端朝向后盖轴承总成10方向套装进电机转子2，将屏蔽套1带有温度补偿波纹的一端，通过氩弧焊固定安装在后盖轴承总成10的圆柱体上的减薄环槽上；将连在一起的电机转子2、屏蔽套1、后盖轴承总成10和压力平衡膜片9自电机壳体4后盖端一同装进电机定子3内腔，对齐后盖轴承总成10法兰盘上的定位销孔10-7以及电机壳体4中安装后盖轴承总成10的台阶上的定位销盲孔，贯穿插入定位销10-8进行定位，后盖轴承总成10法兰盘前端面的惰性液体平衡槽10-6贯通了电机定子3与屏蔽套1之间间隙；将屏蔽套1无温度补偿波纹一端通过氩弧焊固定安装在电机壳体4中安装机头端轴承总成5的台阶孔的减薄环槽上。

第五，将机头端轴承总成5安装进电机壳体4中安装机头端轴承总成5的台阶孔内，用S30408不锈钢轴承体固定螺栓5-5固定在电机壳体4内的台阶上，机头端轴承总成5的轴承5-2的滚动轴承内圈或者滑动轴承轴瓦安装进电机转子2另一端的轴颈，再将S30408不锈钢叶轮7安装在叶轮安装轴头上，用S30408不锈钢叶轮固定螺栓7-1固定。

第六，将后盖8的凸台上的密封槽内安装密封圈8-3后，安装在电机壳体4的后盖端面，后盖8的轴向惰性液体平衡孔8-6对应贯通后盖轴承总成10的惰性液体平衡孔10-3，后盖的定位销盲孔对应安装到后盖轴承总成10上相匹配的定位销10-8上，用后盖螺栓套件8-4将后盖8固定在电机壳体4上，密封圈8-3为O形圈，后盖螺栓套件8-4材质为高强优质合金钢35CrMoA。

第七，将气体进口管焊接连接固定于机头6上的压缩机入口6-1，机头6的凸台圆柱面上的密封槽内安装密封圈6-3后，安装在电机壳体4的机头端面，蜗室出口6-2位置与电机壳体4上的压缩机出口4-4位置相对应，用机头螺栓套件6-4将机头6固定在电机壳体4上，密封圈6-3为O形圈，后盖螺栓套件6-4材质为高强优质合金钢35CrMoA。

最后，从后盖8上的惰性液体充装孔8-1充装惰性液体，充满后上紧密封螺钉8-2完成安装。

输送气体与惰性液体平衡过程：

当输送气体刚进入机头6时或输送气体压力变化时，为了使压力平衡膜片9迅速动作，并且使机头端轴承总成5中选用滑动轴承或者滚动轴承的轴承5-2和后盖轴承总成10中选用滑动轴承或者滚动轴承的轴承10-5的两端压力迅速平衡而不受冲击，在机头端轴承总成5和后盖轴承总成10上设计有从压缩机入口6-1经电机转子2与屏蔽套1之间间隙到气体平衡室10-2的机头气体平衡孔5-3和后盖气体平衡孔10-4。

从压缩机入口6-1到气体平衡室10-2快速平衡通道，具体为：

压缩机入口6-1→压缩机蜗室6-5→机头气体平衡孔5-3→电机转子2与屏蔽套1之间间隙→后盖气体平衡孔10-4→气体平衡室10-2。

为保持屏蔽套1内外两侧压力平衡的迅速灵敏，在后盖8和后盖轴承总成10上设计有从惰性液体平衡室8-5到电机定子3与屏蔽套1之间间隙的径向惰性液体平衡孔8-7、轴向惰性液体平衡孔8-6、惰性液体平衡孔10-3和惰性液体平衡槽10-6。

从惰性液体平衡室8-5到屏蔽套3快速平衡通道，具体为：

惰性液体平衡室8-5→径向惰性液体平衡孔8-7→轴向惰性液体平衡孔8-6→惰性液体平衡孔10-3→惰性液体平衡槽10-6→电机定子3与屏蔽套1之间间隙。

运行步骤：

先将定子冷却套4-1的定子冷却液入口4-3和定子冷却液出口4-2与冷却液外循环管路接通，让冷却液循环流动；再将电机引线3-1-2与电源接通，3组电机引线组件3-1保证电机定子3与外部三相电源具有稳定的电路连接；再缓慢打开输送气体进口管阀门，当带压或不带压的输送气体由气体进口管沿压缩机入口6-1进入压缩机蜗室6-5后，快速通过机头端轴承总成5上设置的机头气体平衡孔5-3进入电机转子2与屏蔽套1之间间隙内，再快速通过后盖轴承总成10上设置的后盖气体平衡孔10-4进入气体平衡室10-2，可使机头端轴承总成5和后盖轴承总成10的轴承两端迅速充满输送气体而不受冲击；随着输送气体的进入，在电机转子2与屏蔽套1之间间隙内输送气体压力逐渐上升到与间隙外的输送气体压力相等，不可压缩的惰性液体同时也在惰性液体平衡室8-5与电机定子3、屏蔽套1和电机壳体4之间通过轴向惰性液体平衡孔8-6和径向惰性液体平衡孔8-7快速自由流动，实时平衡屏蔽套1和压力平衡膜片9两侧的压力，达到屏蔽套1与压力平衡膜片9本身不受力的效果，从而不需要增加屏蔽套1的厚度，提高了传动效率和使用寿命；电机转子2与屏蔽套1之间间隙内充满输送气体后，打开气体出口管阀门，打开外部电源开关，电机定子3绕组通电产生磁场，动力通过磁力场传递给电机转子2，电机转子2带动叶轮7转动进而开始做功输送气体；机头端轴承总成5和后盖轴承总成10为电机转子2和屏蔽套1提供稳定的支撑。

Claims (1)

1.一种高压超高压屏蔽压缩机，其特征为由机头、叶轮、电机壳体、电机定子、电机引线组件、屏蔽套、电机转子、机头端轴承总成、后盖、后盖轴承总成、压力平衡膜片、支座A、支座B构成；

机头为带凸台的平盖，在平盖的轴心设置通孔为压缩机入口，在凸台端面轴心部位设置与叶轮相匹配的压缩机蜗室，在压缩机蜗室径向的凸台圆柱面上设置蜗室出口，在凸台的圆柱面底部设置密封槽，平盖上均布安装在电机壳体上的螺栓孔；

电机壳体，是在内腔设置安装电机定子、簧片固定圈、机头端轴承总成、机头、后盖轴承总成及后盖相匹配的台阶孔的腔体；在固定机头端轴承总成的台阶上设置与其匹配的螺纹孔，台阶近内腔边缘设置安装屏蔽套的减薄环槽；在固定后盖轴承总成的台阶上设置与其定位销孔匹配的定位销盲孔；在电机壳体的两端分别设置与机头平盖螺栓孔和后盖平盖螺栓孔相匹配的螺纹孔；在电机壳体的外圆柱面的中间位置设置环形凹槽，其上密封固定套装定子冷却套构成定子冷却室，定子冷却套为内直径与电机壳体外圆柱面直径相同的整体圆筒或者为外直径与电机壳体外圆柱面直径相同的双片半圆弧板；在安装簧片固定圈的对应位置的电机壳体壁上，设置3个安装电机引线组件的孔，在定子冷却套与电机壳体之间固定安装电机定子引线开孔护套；在机头的蜗室出口的对应位置的电机壳体上设置压缩机出口；

电机定子由定子铁心和绕组线圈构成，缠有绕组的电机定子形状为两端具有凸台的圆筒体，带绕组筒体内腔与屏蔽套外圆柱面相匹配，配合关系为间隙配合，带绕组筒体外圆与电机壳体内孔为过盈配合，朝向后盖一端凸台的外圆柱与簧片固定圈的内孔固定连接；

3组电机引线组件分别由簧片固定圈、簧片、固定螺钉、压线螺钉、电机引线、密封绝缘胶、绝缘套、触点构成；簧片固定圈是用绝缘材料制作的环形体，簧片固定圈厚度及内孔与电机定子朝向后盖一端凸台的长度及外圆相匹配，其外圆与电机壳体内腔相匹配；在簧片固定圈外圆设置与3组电机引线组件安装孔相对应的簧片固定槽，簧片固定槽底面上设置有螺钉孔和定子线圈引线通过孔；簧片为U字形，U字形簧片一端设置匹配固定螺钉的螺纹孔和定子线圈引线连接孔，定子线圈引线插入簧片固定槽底面上的定子线圈引线通过孔，和簧片上的定子线圈引线连接孔内，并固定在簧片上，用固定螺钉穿过簧片固定圈上设置的螺钉孔，旋进簧片的螺纹孔，将簧片固定在簧片固定圈上，定子线圈引线将定子线圈与簧片连通，U字形簧片另一端借助簧片的弹性在安装后紧密贴紧触点；绝缘套为绝缘材料做成的一端带有挡环的圆套，将圆套无挡环的一端从电机壳体内腔以过盈配合安装入电机引线组件安装孔内，触点的位置与绝缘套挡环相匹配，电机引线一端穿过电机引线组件安装孔及绝缘套后与触点固定连接，另一端为三相电源连接端；然后充装密封绝缘胶将3组电机引线固定在电机引线安装孔中心位置，也将与电机引线固定的触点固定在与绝缘套挡环相匹配的位置；待密封绝缘胶固化后，安装压线螺钉；

屏蔽套为套装在电机定子与电机转子之间的薄壁圆筒，其内腔直径与电机转子为间隙配合，其外径与电机定子内腔为间隙配合；其前后两端分别固定安装在机头端轴承总成和后盖轴承总成上，与后盖轴承总成连接的一端带有温度补偿波纹；

电机转子由转子轴及缠绕在其中部的圆柱状绕组或安装在其中部的圆柱状鼠笼构成，两端分别设置与机头端轴承总成的轴承内圈或者轴瓦相匹配的轴颈，以及安装叶轮的轴头和后盖轴承总成的轴承内圈或者轴瓦相匹配的轴颈，电机转子外圆柱面与屏蔽套的腔体相匹配，配合关系为间隙配合，安装叶轮的轴头直径与叶轮内孔直径相匹配；

叶轮为叶片和轮毂构成的开式叶轮，或者叶片、轮盘和轮毂构成的半开式叶轮，或者叶片、轮盘、轮盖和轮毂构成的闭式叶轮，叶轮轮廓与压缩机蜗室相匹配，轮毂轴心的内孔与电机转子安装叶轮的轴头相匹配；

机头端轴承总成由带凸台的法兰盘、凸台轴心设置轴承孔形成的轴承体及安装在轴承孔内的轴承构成，轴承为滚动轴承或者滑动轴承，在法兰盘上均布安装在电机壳体内腔台阶孔上的沉头螺栓孔；在轴承体的端面轴承孔外缘沿轴线设置贯通的机头气体平衡孔；

后盖为带凸台的平盖，在凸台端面的轴线位置设置与后盖轴承总成相配合的沉孔，沉孔心部位置设置凹槽为惰性液体平衡室，凸台的圆柱面设置密封槽；凸台端面惰性液体平衡室到凸台边缘之间的位置设置轴向惰性液体平衡孔和径向惰性液体平衡孔以及定位销盲孔，平盖端面与轴向惰性液体平衡孔之一位置相对应的位置贯通设置惰性液体充装孔；平盖上均布安装在电机壳体上的螺栓孔；

后盖轴承总成，是由圆柱体、过渡锥体及法兰盘同轴构成的轴承体，并在组合轴承体的轴心位置设置轴承孔，在轴承孔内安装轴承，轴承为滚动轴承或者滑动轴承；在法兰盘一端设置与后盖沉孔相匹配的凸台，凸台心部设置与后盖惰性液体平衡室对应的气体平衡室；凸台的边缘有安装压力平衡膜片的减薄环槽，将压力平衡膜片固定安装于后盖轴承总成法兰盘凸台的减薄环槽；后盖轴承总成的圆柱体端部边缘有安装屏蔽套的减薄环槽，将带温度补偿波纹一端的屏蔽套密封固定安装于后盖轴承总成的圆柱体端的减薄环槽；在法兰盘上分别设置定位销孔和与后盖惰性液体平衡孔对应的惰性液体平衡孔，同时在法兰盘前端面惰性液体平衡孔的位置设置与电机壳体内腔贯通的惰性液体平衡槽，定位销孔与相匹配的后盖凸台上的定位销盲孔对应匹配；在圆柱体端面轴承孔外缘沿轴线设置后盖气体平衡孔；

压力平衡膜片是密封固定在后盖轴承总成气体平衡室上，与气体平衡室边缘环槽相匹配的带圆环波纹的圆形膜片；

支座A和支座B为安装在压缩机机体下部，支撑压缩机机体的基座；

总安装过程：

首先，将气体出口管连接于电机壳体上的压缩机出口；将内径与电机壳体外径相同的定子冷却套圆筒直接套装在电机壳体外圆柱上的环形凹槽上，或者将外径与电机壳体外径相同的定子冷却套双片半圆弧板包覆在电机壳体外圆柱上的环形凹槽上后固定连接成圆筒，再将定子冷却套圆筒固定安装在电机壳体外圆柱上的环形凹槽与电机壳体外圆柱面相交部位，构成定子冷却室；在定子冷却套上固定安装与定子冷却室相通的定子冷却液入口和定子冷却液出口，在定子冷却套与电机壳体间固定安装电机定子引线开孔护套；再将支座A和支座B分别固定安装在电机壳体环形凹槽机头端和后盖端的外圆柱面上，支座A和支座B支撑面保证在同一平面上；

然后，将电机引线组件的绝缘套从电机壳体内腔以过盈配合安装入电机引线组件安装孔内；将电机引线一端导线端部与触点安装固定，另一端穿过绝缘套内孔和电机壳体筒壁上的电机引线安装孔，移动触点至与绝缘套挡环相匹配的位置，然后充装密封绝缘胶，将电机引线固定在电机引线安装孔中心位置，并将与电机引线固定的触点固定在与绝缘套挡环相匹配的位置，待胶固化后，安装压线螺钉；

第三，先将定子线圈引线穿入簧片固定圈及簧片上的引线连接孔，再将簧片通过固定螺钉安装在簧片固定圈上，并将簧片固定圈上的簧片沿周向对准安装在电机壳体上的电机引线组件触点，然后将簧片固定圈固定安装在电机定子朝向后盖端的凸台上，将定子线圈引线端部与簧片固定连接；将电机定子以过盈配合关系安装进电机壳体的内腔，簧片固定圈上的簧片借助簧片的弹性紧密贴紧触点；

第四，将压力平衡膜片固定安装于后盖轴承总成法兰盘凸台的减薄环槽上，将电机转子朝向后盖一端上设置的，与后盖轴承总成的滚动轴承内圈或者滑动轴承轴瓦相匹配的轴颈，安装进后盖轴承总成的滚动轴承内圈或者滑动轴承轴瓦内，将屏蔽套带有温度补偿波纹的一端朝向后盖轴承总成方向套装进电机转子，将屏蔽套带有温度补偿波纹的一端，固定安装在后盖轴承总成的圆柱体上的减薄环槽上；将连在一起的电机转子、屏蔽套、后盖轴承总成和压力平衡膜片自电机壳体后盖端一同装进电机定子内腔，对齐后盖轴承总成法兰盘上的定位销孔以及电机壳体中安装后盖轴承总成的台阶上的定位销盲孔，贯穿插入定位销进行定位，后盖轴承总成法兰盘前端面的惰性液体平衡槽贯通了电机壳体腔；将屏蔽套无温度补偿波纹一端固定安装在电机壳体中安装机头端轴承总成的台阶孔的减薄环槽上；

第五，将机头端轴承总成的轴承的滚动轴承外圈或者滑动轴承轴瓦安装进机头端轴承总成的轴承体的轴承孔内，然后将机头端轴承总成的轴承的滚动轴承内圈或者滑动轴承轴瓦套装在电机转子另一端的轴颈，与此同时机头端轴承总成安装进电机壳体中安装机头端轴承总成的台阶孔内，用轴承体固定螺栓固定在电机壳体内的台阶上，再将叶轮安装在电机转子的叶轮安装轴头上，用叶轮固定螺栓固定；

第六，将后盖的凸台上的密封槽内安装密封圈后，安装在电机壳体的后盖端面，后盖的惰性液体平衡孔对应贯通后盖轴承总成的惰性液体平衡孔，后盖的定位销盲孔对应安装到后盖轴承总成上相匹配的定位销上，用后盖螺栓套件将后盖固定在电机壳体上；

第七，将气体进口管连接于机头上的压缩机入口，然后将机头凸台的圆柱面上的密封槽内安装密封圈，将机头安装在电机壳体的机头端面，蜗室出口位置与电机壳体上的压缩机出口位置相对应，用机头螺栓套件将机头固定在电机壳体上；最后，从后盖上的惰性液体充装孔充装惰性液体，充满后上紧密封螺钉完成安装。

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