CN112483429A - 离心压缩机和制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种离心压缩机和制冷装置。压缩机包括：外壳，所述外壳的第一位置处具有流体入口，所述外壳的第二位置处具有流体出口；电机组件，所述电机组件布置在所述外壳中并包括定子和转子，所述转子包括竖直地布置的转子轴，所述转子轴包括下端和上端；离心压缩机构，所述离心压缩机构的叶轮与所述转子轴连接以由所述电机组件驱动；以及引导件，所述引导件位于所述离心压缩机构上方，并单独地或与所述外壳的顶部部分一起限定流通道；来自所述流体入口的流体经过所述电机组件后从所述离心压缩机构的外周自下而上流入所述流通道，并在所述流通道中转向，由此自上而下地进入所述离心压缩机构。根据本发明的实施例装置结构紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机领域，更具体地，本发明涉及一种离心压缩机和具有其的制冷装置。
背景技术
对于离心压缩机而言，常用于大型制冷机组并常使用无需润滑的轴承（无油轴承）。在期望使用高速小型离心压缩机时，高速无油轴承的成本太高。因此期望的是提供需要润滑的轴承并设计简化的油路。另一方面，期望能够简化离心压缩机结构，使得能提供紧凑的小型离心压缩机。
发明内容
本发明的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。
一方面，提供了一种离心压缩机,尤其是竖直布置的立式离心压缩机，包括：
外壳，所述外壳的第一位置处具有流体入口，所述外壳的高于所述第一位置的第二位置处具有流体出口；
电机组件，所述电机组件布置在所述外壳中并包括定子和转子，所述转子包括竖直布置的转子轴，所述转子轴包括下端和上端；
离心压缩机构，所述离心压缩机构的叶轮与所述转子轴连接以由所述电机组件驱动；以及
引导件，所述引导件位于所述离心压缩机构上方，并单独地与所述外壳的顶部部分一起限定流通道；
其中，在所述离心压缩机工作时，来自所述流体入口的流体经过所述电机组件后从所述离心压缩机构的外周自下而上流入所述流通道，并在所述流通道中转向，由此自上而下地进入所述离心压缩机构，并从所述流体出口离开。
在所述离心压缩机的一些实施例中，所述转子轴由位于下部的第一轴承和位于上部的第二轴承支撑，所述外壳的底部部分具有油槽，所述转子轴的下端位于所述油槽中，所述转子轴限定其中沿轴向或倾斜的油通道，并且在对应于所述第一轴承和所述第二轴承的位置上具有沿径向的穿孔。
在所述离心压缩机的一些实施例中，所述电机组件包括：
电机壳体；
固定在所述电机壳体内侧的定子；
所述定子径向内侧的转子，所述转子能够在激励下相对于所述定子转动；
所述电机壳体底部的第一轴承座以及其中的第一轴承；
所述电机壳体顶部的油杯；以及
所述油杯上方的第二轴承支架以及其中的第二轴承。
在所述离心压缩机的一些实施例中，所述电机壳体底部通过支撑支架连接至所述外壳，所述电机壳体顶部连接至所述第二轴承支架，所述第二轴承支架由所述外壳支撑，所述油杯包括导油管，所述导油管倾斜布置以将油杯中的油引导至所述外壳的内壁，并回到所述外壳的底部部分的油槽。
在所述离心压缩机的一些实施例中，所述第二轴承支架的外周具有允许流体自下而上通过的流体通道。
在所述离心压缩机的一些实施例中，所述离心压缩机构包括一个或多个压缩级。
在所述离心压缩机的一些实施例中，所述离心压缩机构包括第一级叶轮、隔板、蜗壳以及第二级叶轮，所述蜗壳的出口与所述外壳的流体出口连通，所述流体经所述第一级叶轮压缩后从所述蜗壳的上表面和所述隔板之间通过，随后经所述第二级叶轮压缩后，经所述蜗壳的出口从所述流体出口离开。
在所述离心压缩机的一些实施例中，所述蜗壳和所述第二轴承支架的外周具有对应的流体通道，以允许流体自下而上地通过。
在所述离心压缩机的一些实施例中，所述引导件为半球形，所述外壳的顶部部分具有向内的突出部。
另一方面，提供了一种制冷装置，所述制冷装置包括根据各个实施例所述的离心压缩机。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的离心压缩机的截面图；以及
图2示出了根据本发明的实施例的离心压缩机的分解图。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
参考图1和图2，示出了一种离心压缩机，包括外壳1，外壳的第一位置处具有流体入口15，外壳的高于所述第一位置的第二位置处具有流体出口17；电机组件2，电机组件布置在外壳1中并包括定子和转子，转子包括竖直地布置的转子轴24，转子轴24包括下端242和上端243；离心压缩机构4，离心压缩机构4的叶轮与转子轴(如其上端243)连接以由电机组件2驱动；以及引导件3，引导件3位于离心压缩机构上方，并单独地或与外壳1的顶部部分13一起限定流通道5；其中，在所述离心压缩机工作时，来自流体入口15的流体经过电机组件2后从离心压缩机构4的外周自下而上流入流通道5，并在流通道5中转向，由此自上而下地进入离心压缩机构4，由离心压缩机构4压缩加压的流体从流体出口17离开，大致如由空心箭头所标注的那样。
在根据本发明的实施例的离心压缩机中，流体先通过电机组件2并冷却电机组件2，包括从转子和定子之间的间隙G1和电机壳体21外侧通过，然后从离心压缩机构4径向外侧的通道流至限定在引导件3和外壳的顶部部分13之间的流通道5，并转向从而自上向下地进入离心压缩机构4压缩加压，如经过两级压缩加压后的流体最终从流体出口17排出。根据本发明的实施例的离心压缩机的一个特点在于采用进气来冷却电机组件，即例如来自蒸发器的进气流直接并引导至电机组件2来对电机组件2进行冷却。由于根据本发明的实施例的流体自上而下地经过离心压缩机构4，使得在离心压缩机构4工作时，其叶轮将给转子轴24施加向上的力，其与转子轴24自身的重力部分相抵，由此降低支撑转子轴24的轴承31,32的轴向应力。另外，根据本实施例的装置提供了紧凑设计的离心压缩机，以应用于小功率工况。
在所示的实施例中，转子轴24由位于下部的第一轴承31和位于上部的第二轴承32支撑。第一轴承31设置在电机组件2底部的第一轴承座27中，第二轴承32设置在电机组件顶部的第二轴承支架26中。外壳1大致包括底部部分11、中间部分12和顶部部分13。流体入口15可形成为管道，其可沿径向延伸并与电机壳体21的底部齐平。在一些实施例中，流体入口15可例如延伸至壳体1内部并与电机壳体21底部的开孔211对准，其间可存在间隙G2，使得来自流体入口15的气流部分地从电机定子和转子之间的间隙G1通过，而部分从电机组件2外侧通过。电机壳体21的顶部也可具有开孔212以允许通过间隙G1的气流离开，而导油管251可从该开孔212延伸出。外壳1的底部部分11具有油槽。用于第一轴承31和第二轴承32以及可选的其他构件的润滑油可盛放在该油槽中。转子轴24的下端242可位于该油槽中，具体而言可插入油槽中的限位件111中。转子轴24限定其中沿轴向的油通道241，例如如图1所示转子轴可形成为空心，其中具有油通道241，该油通道241可为直的(沿转子轴242的轴向方向)或倾斜的。转子轴24在对应于第一轴承31和第二轴承32的位置上分别具有沿径向的穿孔246、247。在离心压缩机工作时，转子轴24的转动将在油通道241中产生负压，由此抽取油槽中的油沿箭头方向通过油通道241并且，由于离心力，油将从沿径向的穿孔246、247流出，由此润滑第一轴承31和第二轴承32。经过并润滑第一轴承31的油直接由于重力而返回油槽，而第二轴承32下方布置有油杯25，经过并润滑第二轴承32的油落入油杯25中，并通过倾斜布置的导油管251引导至外壳的侧壁内侧，并沿外壳的侧壁内侧返回油槽。油杯25和导油管251的布置避免润滑油进入电机组件2内部。在一些实施例中，对应于第一轴承31的穿孔246的孔径可小于对应于第二轴承32的穿孔247的孔径，以避免油过多地从穿孔246流出而无法到达穿孔247。
参考图1和图2，在所示的实施例中，电机组件2可包括：电机壳体21；固定在电机壳体21内侧的定子22以及定子径向内侧的转子。在一些实施例中，转子可包括转子轴24和永磁体23，定子22可具有绕组，在定子22受激励时，转子能够相对于定子22转动。电机组件2还可包括电机壳体21底部的第一轴承座27以及其中的第一轴承31；电机壳体21顶部的油杯25；以及油杯25上方的第二轴承支架26和其中的第二轴承32。在备选实施例中，电机组件2可具有其他适合的结构和部件。在所示的实施例中，电机壳体21底部通过若干个支撑支架16连接至外壳1，例如连接至外壳1的侧壁内侧。电机壳体21顶部连接至所述第二轴承支架26，第二轴承支架26安装至外壳1上，如直接支撑在外壳1的中部部分12上或连接至外壳1的内壁上。
在第二轴承支架26上布置了离心压缩机构4。例如在一些实施例中，离心压缩机构的蜗壳43可直接布置在第二轴承支架26上，并且第二轴承支架26和蜗壳43的外周包括允许流体自下而上通过的流体通道71、442，它们可形成为沿第二轴承支架26和蜗壳43的外周对应位置分布的孔或通道。尽管图中所示，离心压缩机构4包括由第一级叶轮41和第二级叶轮44构成的两个级，在备选实施例中，离心压缩机构4可仅包括一个级或更多个级。在所示的实施例中，离心压缩机构4包括由转子轴24穿过的第一级叶轮41、隔板42、蜗壳43以及第二级叶轮44。第一级叶轮41和第二级叶轮44与转子轴24连接并随转子轴转动，而隔板42和蜗壳43相对固定。第一轴套52布置在第一级叶轮41和第二级叶轮44之间而第二轴套33布置在第二级叶轮44与第二轴承32之间。在所示的实施例中蜗壳43的出口443与外壳的流体出口17连通，通过流通道5而进入离心压缩机构的流体经第一级叶轮41压缩后从蜗壳43的上表面和隔板42之间通过，随后经第二级叶轮44压缩后，经蜗壳的出口443从流体出口17离开，从而供应至压缩机下游的设备。
如图2中所示，在离心压缩机构4的上方布置了引导件3，例如可直接由蜗壳43支撑。在所示的实施例中，引导件3和外壳1的顶部部分13一起限定了流通道5，该流通道5引导流体迂回或转向，由此自上而下地通过离心压缩机构4。在备选的实施例中，引导件3可自身限定流通道5，例如引导件3可形成为具有流通道5或引导件3由多个构件组装以一起限定流通道5。在一些实施例中，引导件3外形呈为半球形，而外壳的顶部部分13的内侧也可呈圆顶，另外，为了引导流体，调整气体进入叶轮的角度，并减少气流损失，在一些实施例中，外壳顶部部分13具有向内的突出部14。在备选实施例中，引导件3和外壳的顶部部分13可具有其他任何适合的形状。
另一方面，提供了一种制冷装置，其包括根据各个实施例所述的离心压缩机。
以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本发明的原理，其中清楚地示出或描述了各个部件而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本发明进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本发明的专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种离心压缩机，其特征在于，包括：
外壳，所述外壳的第一位置处具有流体入口，所述外壳的高于所述第一位置的第二位置处具有流体出口；
电机组件，所述电机组件布置在所述外壳中并包括定子和转子，所述转子包括竖直布置的转子轴，所述转子轴包括下端和上端；
离心压缩机构，所述离心压缩机构的叶轮与所述转子轴连接以由所述电机组件驱动；以及
引导件，所述引导件位于所述离心压缩机构上方，并单独地或与所述外壳的顶部部分一起限定流通道；
其中，在所述离心压缩机工作时，来自所述流体入口的流体经过所述电机组件后从所述离心压缩机构的外周自下而上流入所述流通道，并在所述流通道中转向，由此自上而下地进入所述离心压缩机构，并从所述流体出口离开。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述转子轴由位于下部的第一轴承和位于上部的第二轴承支撑，所述外壳的底部部分具有油槽，所述转子轴的下端位于所述油槽中，所述转子轴限定其中沿轴向或倾斜的油通道，并且在对应于所述第一轴承和所述第二轴承的位置上具有沿径向的穿孔。
3.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述电机组件包括：
电机壳体；
固定在所述电机壳体内侧的定子；
所述定子径向内侧的转子，所述转子能够在激励下相对于所述定子转动；
所述电机壳体底部的第一轴承座以及其中的第一轴承；
所述电机壳体顶部的油杯；以及
所述油杯上方的第二轴承支架以及其中的第二轴承。
4.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，所述电机壳体底部通过支撑支架连接至所述外壳，所述电机壳体顶部连接至所述第二轴承支架，所述第二轴承支架由所述外壳支撑，所述油杯包括导油管，所述导油管倾斜布置以将油杯中的油引导至所述外壳的内壁,并回到所述外壳的底部部分的油槽。
5.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，所述第二轴承支架的外周具有允许流体自下而上通过的流体通道。
6.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，所述离心压缩机构包括一个或多个压缩级。
7.根据权利要求6所述的离心压缩机，其特征在于，所述离心压缩机构包括第一级叶轮、隔板、蜗壳以及第二级叶轮，所述蜗壳的出口与所述外壳的流体出口连通，所述流体经所述第一级叶轮压缩后从所述蜗壳的上表面和所述隔板之间通过，随后经所述第二级叶轮压缩后，经所述蜗壳的出口从所述流体出口离开。
8.根据权利要求7所述的离心压缩机，其特征在于，所述蜗壳和所述第二轴承支架的外周具有对应的流体通道，以允许流体自下而上地通过。
9.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述引导件为半球形，所述外壳的顶部部分具有向内的突出部。
10.一种制冷装置，其特征在于，所述制冷装置包括如权利要求1-9中任一项所述的离心压缩机。
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