CN111365282A - 多流道轴承冷却部件、压缩机及其操作方法以及空调设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多流道轴承冷却部件(100)，用于对安装在其内的轴承进行冷却，其特征在于，所述多流道轴承冷却部件(100)设置有：轴承安装腔(101)，用于安装所述轴承；多个冷却介质入口(102)，用于将冷却介质引入其内部；多个储液腔(103)，分别与所述多个冷却介质入口(102)一一对应地流体连通以接收引入的所述冷却介质，所述多个储液腔(103)彼此流体隔离，所述多个储液腔(103)均与所述轴承安装腔(101)流体连通；以及冷却介质出口(104)，与所述轴承安装腔(101)流体连通，以使所述冷却介质流出所述多流道轴承冷却部件(100)。还提供具有该多流道轴承冷却部件的压缩机及其操作方法和空调设备。本发明改善了轴承冷却量不足的缺陷。

Description

多流道轴承冷却部件、压缩机及其操作方法以及空调设备

技术领域

本发明涉及压缩机的技术领域，尤其涉及一种多流道轴承冷却部件、压缩机及其操作方法以及空调设备。

背景技术

无论是滑动轴承或者滚动轴承，在机器运行中轴承都会存在发热，都需要进行润滑。一般来说，工业领域中大部分轴承都是采用润滑油来进行冷却的，利用润滑油带走转轴相对于轴承高速旋转时而产生的热量。对于离心压缩机来说，大冷量重载低速的机型一般采用滑动轴承，小冷量轻载高速的机型一般采用滚动轴承，相比较而言，滚动轴承的发热量比滑动轴承低。

液体润滑方式中润滑油冷却是常见的，对于压缩机来说，其中的冷媒在一定的条件下也可以作为冷却介质。由于冷媒相对于润滑油来说特别容易挥发，在吸热后极其容易气化，不宜用于发热量大的重载滑动轴承中，而在一些小载荷的使用滑动或滚动轴承的压缩机上可以采用冷媒冷却。

发明内容

为了改善现有技术缺点，本发明提供一种多流道轴承冷却部件，用于对安装在其内的轴承进行冷却，多流道轴承冷却部件设置有：

轴承安装腔，用于安装轴承；

多个冷却介质入口，用于将冷却介质引入其内部；

多个储液腔，分别与多个冷却介质入口一一对应地流体连通以接收引入的冷却介质，多个储液腔彼此流体隔离，多个储液腔均与轴承安装腔流体连通；以及

冷却介质出口，与轴承安装腔流体连通，以使冷却介质流出多流道轴承冷却部件。

在一些实施例中，多个冷却介质入口和冷却介质出口在多流道轴承冷却部件的周向上均匀地设置。

在一些实施例中，多个冷却介质入口高于冷却介质出口。

本发明的另一方面提供一种压缩机，包括：

壳体；

转子，通过轴承可转动地设置在壳体内；

前述的多流道轴承冷却部件，轴承安装在多流道轴承冷却部件的轴承安装腔中；以及

冷却介质供给源，用于向多个冷却介质入口供给冷却介质。

在一些实施例中，冷却介质供给源以彼此独立的方式向多个冷却介质入口供给冷却介质。

在一些实施例中，在多个冷却介质入口中的至少一个和冷却介质供给源之间的冷却流路上设有阀，用于接通或断开冷却流路。

在一些实施例中，压缩机包括控制器，用于控制阀的接通或断开。

在一些实施例中，压缩机包括传感器，用于接收压缩机的电机的转速和功率信息和/或者计算出轴承的工作载荷大小和方向，并且能够接通或断开阀。

在一些实施例中，压缩机具有以下工作状态中的至少之一：

当压缩机处于小负载状态下，使第一数量的阀处于接通状态，其余的阀处于断开状态，第一数量小于阀的总数量；

当压缩机处于中负载状态下，使第二数量的阀处于接通状态，其余的阀处于断开状态，第二数量大于第一数量且小于总数量；

当压缩机处于大负载状态下，使全部的阀处于接通状态。

在一些实施例中，大负载状态包括满负载或超负载状态。

在一些实施例中，冷却介质包括冷媒或者润滑油。

在一些实施例中，压缩机包括离心压缩机。

本发明的另一方面提供一种空调设备，其包括前述的压缩机。

本发明的另一方面提供一种上述压缩机的操作方法，包括以下步骤：

判断压缩机是否处于以下状态之一：小负载状态，中负载状态，大负载状态；

当判断压缩机处于小负载状态时，向第一数量的冷却介质入口供给冷却介质，停止向其余的冷却介质入口供给冷却介质，第一数量小于冷却介质入口的总数量；

当判断压缩机处于中负载状态时，向第二数量的冷却介质入口供给冷却介质，停止向其余的冷却介质入口供给冷却介质，第二数量大于第一数量且小于总数量；

当判断压缩机处于大负载状态时，向全部冷却介质入口供给冷却介质。

在一些实施例中，相互独立地接通或者断开在冷却介质供给源与各冷却介质入口之间的各冷却流路上的各阀，阀用于接通或断开冷却流路。

在一些实施例中，大负载状态包括满负载或超负载状态。

在一些实施例中，当判断压缩机处于小负载或中负载状态时，确定出轴承上的载荷方向；以及

向多个储液腔中的邻近于载荷方向的储液腔供给冷却介质，停止向多个储液腔中的与载荷方向远离的储液腔供应冷却介质。

根据本发明，改善了轴承冷却量不足的缺陷。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明的多流道轴承冷却部件一侧的侧视图；

图2为沿着图1中线A-A截得的横截面视图；

图3为本发明的多流道轴承冷却部件另一侧的侧视图；

图4为沿着图3中线B-B截得的横截面视图；

图5为根据本发明的多流道轴承冷却部件和冷媒供给源的流路示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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保护范围的限制。

图1示出了根据本发明的多流道轴承冷却部件100，其包括：轴承安装腔101，其中用来安装轴承；多个冷却介质入口102，用于引入冷却介质至多流道轴承冷却部件101内的轴承。

图2示出了沿着图1的线A-A截得的剖视图，多流道轴承冷却部件100设有多个储液腔103，多个储液腔103分别与多个冷却介质入口102一一对应地流体连通，多个储液腔103彼此流体隔离，多个储液腔103与轴承安装腔101流体连通，以便冷却介质流入轴承安装腔101内，流入轴承和转子之间的缝隙，对轴承进行冷却。

图3示出了根据本发明的多流道轴承冷却部件的另一侧视图，密封盖121将储液腔103密封地封闭，通过螺栓131将密封盖121固定在多流道轴承冷却部件100上。

图4示出了沿着图3中的B-B截得的剖视图，冷却轴承后的冷却介质离开轴承安装腔101，经由冷却介质出口104离开多流道轴承冷却部件。冷却介质可以为润滑油或者冷媒，冷却后的润滑油将回到油泵中并再次通过换热器冷却后开始下一次的冷却循环，或者冷却后气化的冷媒则回到蒸发器中并通过冷凝后开始下次冷却循环，从而保证离心压缩机在运行时，其轴承得到持续的冷却，提高机组持续运行的可靠性

在一些实施例中，如图1所示，多个冷却介质入口102和冷却介质出口104在多流道轴承冷却部件的周向上均匀地设置在其侧面上。这样能够均匀地向轴承提供冷却介质，有利于轴承的均匀冷却。

在一些实施例中，例如多流道轴承冷却部件为盘状，在其侧面沿着周向设置有三个冷却介质入口102和一个冷却介质出口104，冷却介质出口104位于多流道轴承冷却部件的下部，三个冷却介质入口1-2高于冷却介质出口104。

本发明还提供一种压缩机，包括：壳体；转子，通过轴承可转动地设置在壳体内；多流道轴承冷却部件100，轴承安装在多流道轴承冷却部件100的轴承安装腔101中；以及冷却介质供给源500，用于向多个冷却介质入口102供给冷却介质。为了便于描述，这里仅仅示出了多流道轴承冷却部件和冷却介质供给源500的流路图。

由于压缩机例如离心压缩机在不同工况下运行时，电机输出功率大小和转子转速不一样，轴承的发热量也会存在很大的区别。当压缩机在小负荷下运行时，电机功率和转速低，轴承发热量小，所需的冷却量也小，过多的冷却介质会造成浪费，如过多的冷媒参与冷却时会影响离心压缩机的制冷能效；当压缩机在大负荷下运行时，电机功率和转速很高，甚至有时候会超过额定值，此时轴承发热量将非常大，单个冷却流道不仅冷却量可能不够，另外对于齿轮增速的离心压缩机来说，由于其轴承的承载方向随工况也会发生变化，也可能会出现冷却不均匀现象导致轴承承载处超温。因此，单个冷却流道很难匹配出最佳的工作状态，如果流道尺寸小，在大负荷工况时会存在超温问题；如果流道尺寸大，则会在中小负荷工况造成冷量的浪费；而当流道尺寸中等时，两种情况都可能出现。

在本发明的压缩机中，在多流道轴承冷却部件中设置多个冷却流道来冷却轴承。根据压缩机的工作状况，选择多个冷却流道中的一个或者多个的各种组合来冷却轴承。

在一些实施例中，在冷却介质供给源500和多个冷却介质入口102中的至少一个之间的冷却流道之间设有阀，阀用来接通或断开冷却流道。进一步地，在每个多个冷却介质入口102和冷却介质供给源500之间的每个冷却流道中均设有一个阀，这样可以彼此独立地实现每个冷却流道的流体接通或断开。

在一些实施例中，压缩机包括控制器，控制器可以按照实际工况的需要，根据电机的转速或者功率信息向阀发送接通或断开指令。

在一些实施例中，这些阀设有传感器，该传感器能够接收电机的转速和功率信息，或者计算出轴承的工作载荷大小和方向，并且对阀能够执行接通或断开。

如图5所示，在冷却介质供给源500和多个冷却介质入口102之间分别有第一冷却流道201、第二冷却流道301和第三冷却流道401。在第一冷却流道201通向位于顶部的冷却介质入口102并且设置第一阀202，第二冷却流道301通向位于左侧的冷却介质入口102并且设有第二阀302，第三冷却流道401通向位于设置第三阀402。这些阀可以接收来自控制器的接通和断开指令。冷却介质供给泵500可以采用泵的形式。

在一些实施例中，这些阀202、302和402可以选用电磁阀。

在一些实施例中，如图5所示，在本发明的离心压缩机中，轴承冷却结构100可以处于以下三种工作状态中的至少一个：

第一工作状态：当离心压缩机在小负荷工况下时，电机轴承和转子13中的转子转速及电机功率较小，轴承的承载力也较小。在小负荷下，控制器或传感器使第二阀302和第三阀402保持常闭，以避免过多液态冷媒进入到轴承而影响离心压缩机本身的制冷效率。经过冷却介质供给源500将冷却介质加压后，经过第一冷却流道201和在小负荷下唯一保持常开的第一阀202后，经过第一冷却介质入口进入到第一储液腔中。经过第一储液腔的冷却介质将直接流入轴承和转子的间隙，对轴承进行润滑，吸热后的冷却介质将通过下方的冷却介质出口104流回至冷却介质供给源500中。

第二工作状态：当离心压缩机在中等负荷工况条件下时，电机转速和功率基本在中间数值范围，轴承的承载力处在中间数值范围。通过控制器或传感器，使第一阀202开启并保持常开，同时将根据具体的载荷方向选择开启第二阀302还是第三阀402；当轴承的载荷方向为图中所示的载荷方向1时，将开启第二阀302并关闭第三阀402；而当载荷方向为图中所示的载荷方向2时，将开启第三阀402并关闭第二阀302。这样，当离心压缩机处在中等负荷下时，根据载荷方向的不同将同时开启第一阀202和第二阀302，或者同时开启第一阀202和第三阀402，以保证冷却介质从靠近轴承的承载侧进入，避免单流道冷却带来的冷却不均匀和承载区局部超温的问题，保证轴承的承载区都能得到充分冷却。此时，经过冷却介质供给源500将冷却介质加压后，经过第一冷却流道201和保持常开的第一阀202后，经过第一冷却介质入口进入到第一储液腔中，同时经过第二冷却流道301和第二阀302后，经过第二冷却介质入口进入到第二储液腔中，或经过第三冷却流道401和第三阀402后，经过第三冷却介质入口进入到第三储液腔中。经过各储液腔的冷却介质将直接流入轴承和转子的间隙，对轴承进行润滑，吸热后的冷却介质将一起通过下方的冷却介质出口17流回至泵中。

第三工作状态：当离心压缩机工作在大负荷工况条件下时，电机转速和电机功率基本在额定值附近甚至以上，处于满载或过载的工作状态，轴承的载荷非常大，且发热量很大同时发热速度也非常快，此时电机频率和功率信息反馈至各个阀或者控制器中，传感器或者控制器将第一阀202、第二阀302、第三阀402全部开启，此时的轴承冷却流量是最大的，以保证机器运行在大负荷下时有足够的润滑油或液态冷媒对轴承进行冷却散热，保证轴承运行的可靠性。在此状态下所有阀均始终保持全开，即始终是最大的冷却介质流量进入到电机轴承和转子13中对轴承进行润滑。

这里的小负载工况、中负载工况、大负载工况根据压缩机的类型和具体工作场合，由本领域的技术人员基于实际需要来设定。

在本发明中，能够根据电机实时的功率和转速信息、以及压缩机的载荷情况等控制阀的通断，形成自适应的调节，从而保证小负荷时不浪费液态冷媒，大负荷时有足够的冷却流量，满足离心压缩机在不同工况、不同转速下运行时轴承的冷却要求，提高机组运行的可靠性。

本发明还提供包括上述压缩机的空调设备。

另外，本发明还提供上述压缩机的操作方法，包括以下步骤：

判断压缩机是否处于以下状态之一：小负载状态，中负载状态，大负载状态；

当判断压缩机处于小负载状态时，向第一数量的冷却介质入口102供给冷却介质，停止向其余的冷却介质入口102供给冷却介质，第一数量小于冷却介质的总数量；

当判断压缩机处于中负载状态时，向第二数量的冷却介质入口102102供给冷却介质，停止向其余的冷却介质入口102供给冷却介质，第二数量大于第一数量且小于总数量；

当判断压缩机处于大负载状态时，向全部冷却介质入口102供给冷却介质。

在一些实施例中，借助于控制器或传感器，相互独立地接通或者断开在冷却介质供给源500与各冷却介质入口102之间的多个冷却流路上的各阀，从而实现多个数量的冷却流道的组合。

在一些实施例中，大负载状态包括满负载或超负载状态。

当判断压缩机处于小负载或中负载状态时，确定出轴承上的载荷方向；向与载荷方向邻近的储液腔103供应冷却介质，停止向与载荷方向远离的储液腔103供应冷却介质。由此改善了对轴承的冷却不均匀的问题。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (18)

1.一种多流道轴承冷却部件(100)，用于对安装在其内的轴承进行冷却，其特征在于，所述多流道轴承冷却部件(100)设置有：

轴承安装腔(101)，用于安装所述轴承；

多个冷却介质入口(102)，用于将冷却介质引入其内部；

多个储液腔(103)，分别与所述多个冷却介质入口(102)一一对应地流体连通以接收引入的所述冷却介质，所述多个储液腔(103)彼此流体隔离，所述多个储液腔(103)均与所述轴承安装腔(101)流体连通；以及

冷却介质出口(104)，与所述轴承安装腔(101)流体连通，以使所述冷却介质流出所述多流道轴承冷却部件(100)。

2.根据权利要求1所述的多流道轴承冷却部件(100)，其中所述多个冷却介质入口(102)和所述冷却介质出口(104)在所述多流道轴承冷却部件(100)的周向上均匀地设置。

3.根据权利要求1所述的多流道轴承冷却部件(100)，其特征在于，所述多个冷却介质入口(102)高于所述冷却介质出口(104)。

4.一种压缩机，包括：

壳体；

转子，通过轴承可转动地设置在所述壳体内；

权利要求1-3之一所述的多流道轴承冷却部件(100)，所述轴承安装在所述多流道轴承冷却部件(100)的所述轴承安装腔(101)中；以及

冷却介质供给源(500)，用于向所述多个冷却介质入口(102)供给冷却介质。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述冷却介质供给源(500)以彼此独立的方式向所述多个冷却介质入口(102)供给所述冷却介质。

6.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，在所述多个冷却介质入口(102)中的至少一个和所述冷却介质供给源(500)之间的冷却流路上设有阀，用于接通或断开所述冷却流路。

7.根据权利要求6所述的压缩机，其特征在于，在每个所述多个冷却介质入口(102)和所述冷却介质供给源(500)之间的各冷却流路上均设有一个阀，用来接通或断开所述冷却流路。

8.根据权利要求6或7所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机包括控制器，用于控制所述阀的接通或断开。

9.根据权利要求6或7所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机包括传感器，用于接收所述压缩机的电机的转速和功率信息和/或者计算出所述轴承的工作载荷大小和方向，并且能够接通或断开所述阀。

10.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机具有以下工作状态中的至少之一：

当所述压缩机处于小负载状态下，使第一数量的所述阀处于接通状态，其余的所述阀处于断开状态，所述第一数量小于所述阀的总数量；

当所述压缩机处于中负载状态下，使第二数量的所述阀处于接通状态，其余的所述阀处于断开状态，所述第二数量大于所述第一数量且小于所述总数量；

当所述压缩机处于大负载状态下，使全部的所述阀处于接通状态。

11.根据权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述大负载状态包括满负载或超负载状态。

12.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述冷却介质包括冷媒或者润滑油。

13.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机包括离心压缩机。

14.一种空调设备，其包括权利要求4-13中任一所述的压缩机。

15.一种用于权利要求4-14中任一所述的压缩机的操作方法，包括以下步骤：

判断所述压缩机是否处于以下状态之一：小负载状态，中负载状态，大负载状态；

当判断所述压缩机处于小负载状态时，向第一数量的所述冷却介质入口供给所述冷却介质，停止向其余的所述冷却介质入口供给冷却介质，所述第一数量小于所述冷却介质入口的总数量；

当判断所述压缩机处于中负载状态时，向第二数量的所述冷却介质入口供给所述冷却介质，停止向其余的所述冷却介质入口供给冷却介质，所述第二数量大于所述第一数量且小于所述总数量；

当判断所述压缩机处于大负载状态时，向全部所述冷却介质入口供给所述冷却介质。

16.根据权利要求15所述的操作方法，其特征在于，相互独立地接通或者断开在所述冷却介质供给源与各所述冷却介质入口之间的各冷却流路上的各阀，所述阀用于接通或断开所述冷却流路。

17.根据权利要求15所述的操作方法，其特征在于，所述大负载状态包括满负载或超负载状态。

18.根据权利要求15所述的操作方法，其特征在于，

当判断所述压缩机处于小负载或中负载状态时，确定出所述轴承上的载荷方向；以及

向所述多个储液腔(103)中的邻近于所述载荷方向的所述储液腔(103)供给所述冷却介质，停止向所述多个储液腔(103)中的与所述载荷方向远离的所述储液腔(103)供应所述冷却介质。

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