CN112727796A - 一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统，包括止推轴承，止推轴承上一侧固定连接止推套环，止推轴承穿过止推套环一侧固定连接反向止推轴承，反向止推轴承远离止推轴承一侧固定连接非叶轮端气体径向轴承，非叶轮端气体径向轴承远离止推轴承一侧固定连接非叶轮端着陆轴承，非叶轮端着陆轴承远离止推轴承一侧固定连接电机转子轴组件，本发明所达到的有益效果是：通过辅助蒸发器内的结构设计实现五重气液分离设计保证了进一步的气液分离效果，完全保证气体轴承的供气中消除微小的制冷剂液体，通过气体液体分离滤网组件、一级多孔板液体分离装置、二级多孔板液体分离装置、一级和二级的孔组角度错开，增加折流分液效果。

Description

一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统

技术领域

本发明涉及一种制冷系统，特别涉及一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统，属于机械技术领域。

背景技术

已有的技术是采用滚动轴承，滑动轴承或者磁浮轴承的半封闭式离心式压缩机，技术发展趋势要求无油润滑，消除润滑油路系统的维持，油路管理，回油管理和油路系统的维修，无油润滑也代表着更高的压缩机运行效率和更高的制冷系统的运行效率，更低的振动、噪声和运行稳定性，客户体验更加。

采用气浮轴承的离心式压缩机，在制冷系统运行时，一般都可以由制冷系统的高压排气来提供所需压力的轴承供气；在启动和停机过程中，需要特别的设计来保证稳定的轴承供气确保不会出现机械接触和磨损；在尤其是突然断电，由于突然的轴承供气动力供应的切断，使得气浮轴承的供气压差不足，高速运转的电机直接掉落在着陆轴承或者支撑弹簧上，造成气浮轴承等部件的损坏，所以需要特别的设计来确保气浮轴承压缩机突然断电情况下的安全着陆。

发明内容

本发明提供一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统，有效的解决了现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统，包括止推轴承，所述止推轴承上一侧固定连接止推套环，所述止推轴承穿过止推套环一侧固定连接反向止推轴承，所述反向止推轴承远离止推轴承一侧固定连接非叶轮端气体径向轴承，所述非叶轮端气体径向轴承远离止推轴承一侧固定连接非叶轮端着陆轴承，所述非叶轮端着陆轴承远离止推轴承一侧固定连接电机转子轴组件，所述电机转子轴组件远离止推轴承一侧固定连接电机定子，所述电机定子远离止推轴承一侧固定连接叶轮端着陆轴承，所述叶轮端着陆轴承远离止推轴承一侧固定连接叶轮端气体径向轴承，所述叶轮端气体径向轴承远离止推轴承一侧固定连接叶轮，所述叶轮外侧固定连接离心压缩机蜗壳，所述离心压缩机蜗壳内固定连接可变扩压器机构，所述止推轴承、反向止推轴承、非叶轮端气体径向轴承、叶轮端气体径向轴承、叶轮端着陆轴承和非叶轮端着陆轴承上端均固定连接气体轴承的供气分配总管路，所述止推轴承、反向止推轴承、非叶轮端气体径向轴承、叶轮端气体径向轴承、叶轮端着陆轴承和非叶轮端着陆轴承上均固定连接气体轴承的高压喷嘴供气气孔管路，所述气体轴承的供气分配总管路上端固定连接供气压力传感器，所述供气压力传感器通过气浮轴承供气总管路固定连接辅助蒸发器出气管口，所述辅助蒸发器出气管口下端固定连接辅助蒸发器，所述气浮轴承供气总管路上固定连接第二截止阀、第一截止阀和气体过滤器，所述电机定子通过电机冷却供液电子膨胀阀固定连接电机冷却供液管路，所述电机冷却供液管路远离电机定子一侧固定连接冷凝器出口液相管路，所述冷凝器出口液相管路一侧通过液路电磁阀固定连接冷凝器，所述离心压缩机蜗壳下端通过轴承回气压力传感器固定连接电机冷却轴承供气回液回气管路，所述电机冷却轴承供气回液回气管路远离离心压缩机蜗壳一侧固定连接蒸发器，所述离心压缩机蜗壳一侧通过排气单向阀固定连接压缩机排气管路和压缩机排气轴承供气总管路，所述压缩机排气管路远离离心压缩机蜗壳一侧固定连接冷凝器，所述压缩机排气轴承供气总管路远离离心压缩机蜗壳一侧通过压缩机排气轴承供气回路单向阀固定连接压缩机排气轴承供气管路一和压缩机排气轴承供气总管路二，所述压缩机排气轴承供气总管路二远离压缩机排气轴承供气总管路一侧通过压缩机排气轴承供气电磁阀固定连接气浮轴承供气总管路，所述压缩机排气轴承供气管路一一侧固定连接加热盘管进气口，所述离心压缩机蜗壳输出端固定连接压缩机吸气管路，所述压缩机吸气管路远离离心压缩机蜗壳一侧固定连接蒸发器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述蒸发器上端一侧通过蒸发器供液电子膨胀阀固定连接冷凝器液相出口的制冷剂液体泵管路，所述冷凝器液相出口的制冷剂液体泵管路远离蒸发器一端固定连接液体泵，所述液体泵远离蒸发器一端通过泵后液路单向阀固定连接制冷剂液体泵出口供液管路，所述制冷剂液体泵出口供液管路远离液体泵一侧固定连接泵液路进液管口，所述蒸发器上端固定连接蒸发器压力传感器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述辅助蒸发器内包括一级多孔板液体分离装置、二级多孔板液体分离装置、气液体分离滤网组件、压缩机排气加热盘管、挡液板和辅助加热盘管，所述辅助蒸发器一侧固定连接辅助蒸发器液位传感器，所述一级多孔板液体分离装置位于二级多孔板液体分离装置上端，所述气液体分离滤网组件位于二级多孔板液体分离装置下端，所述压缩机排气加热盘管位于气液体分离滤网组件下端，所述辅助加热盘管位于压缩机排气加热盘管下端，所述辅助蒸发器上端一侧固定连接辅助蒸发器压力传感器，所述挡液板一侧固定连接泵液路进液管口。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷凝器下端通过回气回液单向阀固定连接辅助蒸发器的压缩机回气回液管路，所述辅助蒸发器的压缩机回气回液管路远离冷凝器一侧固定连接加热盘管出气管口，所述加热盘管出气管口远离冷凝器一侧固定连接辅助蒸发器，所述冷凝器上端固定连接冷凝压力传感器。

本发明所达到的有益效果是：通过辅助蒸发器内的结构设计实现五重气液分离设计保证了进一步的气液分离效果，完全保证气体轴承的供气中消除微小的制冷剂液体，通过气体液体分离滤网组件、一级多孔板液体分离装置、二级多孔板液体分离装置、一级和二级的孔组角度错开，增加折流分液效果，设置的总出气管口偏心设计，有助于壳体内的气流形成旋转，提高流动行程，提高气液分离的效果，通过气体轴承的供气回路上增加了气体过滤器和前后的第一截止阀和第二截止阀，气体过滤器有助于消除气体内的微小颗粒，因为管路和压力容器中有一些杂质，随高速气流会被带到轴承中，这是更好的保证的气体轴承的运行稳定性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的制冷系统的流程图I；

图2是本发明的制冷系统的流程图II；

图3是本发明的制冷系统的流程图III；

图4是本发明的气液体分离滤网组件的结构示意图；

图5是本发明的多孔板液体分离装置的结构示意图。

图中：1、止推轴承 ；2、止推套环；3、反向止推轴承； 4、非叶轮端气体径向轴承；5、电机转子轴组件；6、电机定子； 7、叶轮端气体径向轴承 ；8、叶轮端着陆轴承； 9、非叶轮端着陆轴承； 10、叶轮 ；11、离心压缩机蜗壳；12、可变扩压器机构；13、冷凝器；14、蒸发器；15、液体泵；16、泵后液路单向阀；17、压缩机排气轴承供气回路单向阀；18、回气回液单向阀；19、蒸发器供液电子膨胀阀；20、压缩机排气轴承供气电磁阀；21、辅助蒸发器；22、辅助蒸发器液位传感器；23、压缩机排气加热盘管；24、辅助加热盘管；25、挡液板；26、气液体分离滤网组件；27、一级多孔板液体分离装置；28、二级多孔板液体分离装置；29、泵液路进液管口；30、辅助蒸发器出气管口；31、加热盘管进气口；32、加热盘管出气管口；33、第一截止阀；34、气体过滤器；35、第二截止阀；36、电机冷却供液电子膨胀阀；37、排气单向阀；38、液路电磁阀；100、气体轴承的供气分配总管路；101、气体轴承的高压喷嘴供气气孔管路；102、压缩机排气管路；103、冷凝器出口液相管路；104、压缩机吸气管路；105、冷凝器液相出口的制冷剂液体泵管路；106、压缩机排气轴承供气总管路；107、压缩机排气轴承供气管路一；108、压缩机排气轴承供气总管路二；109、气浮轴承供气总管路；110、制冷剂液体泵出口供液管路；111、辅助蒸发器的压缩机回气回液管路；112、电机冷却轴承供气回液回气管路；113、电机冷却供液管路；200、冷凝压力传感器；201、蒸发压力传感；202、辅助蒸发器压力传感器；203、供气压力传感器；204、轴承回气压力传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

实施例1：如图1所示，本发明一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统，包括止推轴承1，所述止推轴承1上一侧固定连接止推套环2，所述止推轴承1穿过止推套环2一侧固定连接反向止推轴承3，所述反向止推轴承3远离止推轴承1一侧固定连接非叶轮端气体径向轴承4，所述非叶轮端气体径向轴承4远离止推轴承1一侧固定连接非叶轮端着陆轴承9，所述非叶轮端着陆轴承9远离止推轴承1一侧固定连接电机转子轴组件5，所述电机转子轴组件5远离止推轴承1一侧固定连接电机定子6，所述电机定子6远离止推轴承1一侧固定连接叶轮端着陆轴承8，所述叶轮端着陆轴承8远离止推轴承1一侧固定连接叶轮端气体径向轴承7，所述叶轮端气体径向轴承7远离止推轴承1一侧固定连接叶轮10，所述叶轮10外侧固定连接离心压缩机蜗壳11，所述离心压缩机蜗壳11内固定连接可变扩压器机构12，所述止推轴承1、反向止推轴承3、非叶轮端气体径向轴承4、叶轮端气体径向轴承7、叶轮端着陆轴承8和非叶轮端着陆轴承9上端均固定连接气体轴承的供气分配总管路100，所述止推轴承1、反向止推轴承3、非叶轮端气体径向轴承4、叶轮端气体径向轴承7、叶轮端着陆轴承8和非叶轮端着陆轴承9上均固定连接气体轴承的高压喷嘴供气气孔管路101，所述气体轴承的供气分配总管路100上端固定连接供气压力传感器203，所述供气压力传感器203通过气浮轴承供气总管路109固定连接辅助蒸发器出气管口30，所述辅助蒸发器出气管口30下端固定连接辅助蒸发器21，所述气浮轴承供气总管路109上固定连接第二截止阀35、第一截止阀33和气体过滤器34，所述电机定子6通过电机冷却供液电子膨胀阀36固定连接电机冷却供液管路113，所述电机冷却供液管路113远离电机定子6一侧固定连接冷凝器出口液相管路103，所述冷凝器出口液相管路103一侧通过液路电磁阀38固定连接冷凝器13，所述离心压缩机蜗壳11下端通过轴承回气压力传感器204固定连接电机冷却轴承供气回液回气管路112，所述电机冷却轴承供气回液回气管路112远离离心压缩机蜗壳11一侧固定连接蒸发器14，所述离心压缩机蜗壳11一侧通过排气单向阀37固定连接压缩机排气管路102和压缩机排气轴承供气总管路106，所述压缩机排气管路102远离离心压缩机蜗壳11一侧固定连接冷凝器13，所述压缩机排气轴承供气总管路106远离离心压缩机蜗壳11一侧通过压缩机排气轴承供气回路单向阀17固定连接压缩机排气轴承供气管路一107和压缩机排气轴承供气总管路二108，所述压缩机排气轴承供气总管路二108远离压缩机排气轴承供气总管路106一侧通过压缩机排气轴承供气电磁阀20固定连接气浮轴承供气总管路109，所述压缩机排气轴承供气管路一107一侧固定连接加热盘管进气口31，所述离心压缩机蜗壳11输出端固定连接压缩机吸气管路104，所述压缩机吸气管路104远离离心压缩机蜗壳11一侧固定连接蒸发器14。

其中，所述蒸发器14上端一侧通过蒸发器供液电子膨胀阀19固定连接冷凝器液相出口的制冷剂液体泵管路105，所述冷凝器液相出口的制冷剂液体泵管路105远离蒸发器14一端固定连接液体泵15，所述液体泵15远离蒸发器14一端通过泵后液路单向阀16固定连接制冷剂液体泵出口供液管路110，所述制冷剂液体泵出口供液管路110远离液体泵15一侧固定连接泵液路进液管口29，所述蒸发器14上端固定连接蒸发器压力传感器201。

其中，所述冷凝器13下端通过回气回液单向阀18固定连接辅助蒸发器的压缩机回气回液管路111，所述辅助蒸发器的压缩机回气回液管路111远离冷凝器13一侧固定连接加热盘管出气管口32，所述加热盘管出气管口32远离冷凝器13一侧固定连接辅助蒸发器21，所述冷凝器13上端固定连接冷凝压力传感器200。

其中，所述辅助蒸发器21内包括一级多孔板液体分离装置27、二级多孔板液体分离装置28、气液体分离滤网组件26、压缩机排气加热盘管23、挡液板25和辅助加热盘管24，所述辅助蒸发器21一侧固定连接辅助蒸发器液位传感器22，所述一级多孔板液体分离装置27位于二级多孔板液体分离装置28上端，所述气液体分离滤网组件26位于二级多孔板液体分离装置28下端，所述压缩机排气加热盘管23位于气液体分离滤网组件26下端，所述辅助加热盘管24位于压缩机排气加热盘管23下端，所述辅助蒸发器21上端一侧固定连接辅助蒸发器压力传感器202，所述挡液板25一侧固定连接泵液路进液管口29。

具体的，本发明使用时，压缩机开机时，制冷系统的高压冷凝器13出口的液体管路中引出其中一小部分的制冷剂液体，经压缩机回气回液管路111进入到辅助蒸发器21，这一小部分过冷的制冷剂液体，约为总制冷剂流量的0.5%-2.5%左右；大部分的冷凝器13出口的制冷剂液体，约为97.5%~99.5%的总制冷剂流量，经冷凝器出口液相管路103进入到主供液蒸发器供液电子膨胀阀19和蒸发器14，在蒸发器14中，制冷剂液体蒸发为制冷剂气体，并经过吸气管路返回到离心压缩机的吸气口，完成制冷循环，约0.5%-2.5%流量的制冷剂液体流经蒸发器供液电子膨胀阀105，经液体泵15加压和泵后液路单向阀16导向进入到辅助蒸发器21中，液体泵15会将液体制冷剂液体加压到高于蒸发压力约0.3-0.6MPa的高压液体，这些液体制冷剂将在辅助蒸发器21中被压缩机排气加热盘管23或辅助加热盘管24加热闪发为过热的制冷剂气体，压缩机排气加热盘管23和辅助加热盘管24为串联布置或并联布置，在压缩机启动和停机阶段，气体轴承的供气，需要通过开启辅助加热盘管24实现制冷剂液体气化闪发，此时由于压缩机未启动，故压缩机排气轴承供气总管路106是没有气体流动的；在压缩机启动后，制冷系统的高低压差建立后，则可以同时开启辅助加热盘管24和压缩机排气加热盘管23，压缩机排气加热盘管23的管内流动的为压缩机排气的过热的高温高压的制冷剂气体，压缩机排气加热盘管23和辅助加热盘管24闪发并过热加热辅助蒸发器21内的液体制冷剂，引入压缩机排气轴承供气总管路106压缩机排气轴承供气管路一107进入到压缩机排气加热盘管23实现辅助蒸发器内的辅助的制冷剂液体的气化和过热。

实施例2：如图2所示，在图1的基础上，图2中，可在冷凝器出口液相管路103上增加的液路单向阀，单向阀在突然停机断电时，将冷凝器出口液相管路103回路完全断开，这样在突然停机时，所有的制冷剂气体必须通过压缩机排气管路102和压缩机排气轴承供气总管路106回路提供压缩机排气的轴承供气，延迟供气的时间会加长，提高突然断电时候的可靠性。

实施例3：如图3所示，在图2的基础上，图3中，气体轴承的供气回路气浮轴承供气总管路109上增加了气体过滤器34和前后的第一截止阀33和第二截止阀35，气体过滤器有助于消除气体内的微小颗粒，因为管路和压力容器中有一些杂质，随高速气流会被带到轴承中，这是更好的保证的气体轴承的运行稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统，包括止推轴承（1），其特征在于，所述止推轴承（1）上一侧固定连接止推套环（2），所述止推轴承（1）穿过止推套环（2）一侧固定连接反向止推轴承（3），所述反向止推轴承（3）远离止推轴承（1）一侧固定连接非叶轮端气体径向轴承（4），所述非叶轮端气体径向轴承（4）远离止推轴承（1）一侧固定连接非叶轮端着陆轴承（9），所述非叶轮端着陆轴承（9）远离止推轴承（1）一侧固定连接电机转子轴组件（5），所述电机转子轴组件（5）远离止推轴承（1）一侧固定连接电机定子（6），所述电机定子（6）远离止推轴承（1）一侧固定连接叶轮端着陆轴承（8），所述叶轮端着陆轴承（8）远离止推轴承（1）一侧固定连接叶轮端气体径向轴承（7），所述叶轮端气体径向轴承（7）远离止推轴承（1）一侧固定连接叶轮（10），所述叶轮（10）外侧固定连接离心压缩机蜗壳（11），所述离心压缩机蜗壳（11）内固定连接可变扩压器机构（12），所述止推轴承（1）、反向止推轴承（3）、非叶轮端气体径向轴承（4）、叶轮端气体径向轴承（7）、叶轮端着陆轴承（8）和非叶轮端着陆轴承（9）上端均固定连接气体轴承的供气分配总管路（100），所述止推轴承（1）、反向止推轴承（3）、非叶轮端气体径向轴承（4）、叶轮端气体径向轴承（7）、叶轮端着陆轴承（8）和非叶轮端着陆轴承（9）上均固定连接气体轴承的高压喷嘴供气气孔管路（101），所述气体轴承的供气分配总管路（100）上端固定连接供气压力传感器（203），所述供气压力传感器（203）通过气浮轴承供气总管路（109）固定连接辅助蒸发器出气管口（30），所述辅助蒸发器出气管口（30）下端固定连接辅助蒸发器（21），所述气浮轴承供气总管路（109）上固定连接第二截止阀（35）、第一截止阀（33）和气体过滤器（34），所述电机定子（6）通过电机冷却供液电子膨胀阀（36）固定连接电机冷却供液管路（113），所述电机冷却供液管路（113）远离电机定子（6）一侧固定连接冷凝器出口液相管路（103），所述冷凝器出口液相管路（103）一侧通过液路电磁阀（38）固定连接冷凝器（13），所述离心压缩机蜗壳（11）下端通过轴承回气压力传感器（204）固定连接电机冷却轴承供气回液回气管路（112），所述电机冷却轴承供气回液回气管路（112）远离离心压缩机蜗壳（11）一侧固定连接蒸发器（14），所述离心压缩机蜗壳（11）一侧通过排气单向阀（37）固定连接压缩机排气管路（102）和压缩机排气轴承供气总管路（106），所述压缩机排气管路（102）远离离心压缩机蜗壳（11）一侧固定连接冷凝器（13），所述压缩机排气轴承供气总管路（106）远离离心压缩机蜗壳（11）一侧通过压缩机排气轴承供气回路单向阀（17）固定连接压缩机排气轴承供气管路一（107）和压缩机排气轴承供气总管路二（108），所述压缩机排气轴承供气总管路二（108）远离压缩机排气轴承供气总管路（106）一侧通过压缩机排气轴承供气电磁阀（20）固定连接气浮轴承供气总管路（109），所述压缩机排气轴承供气管路一（107）一侧固定连接加热盘管进气口（31），所述离心压缩机蜗壳（11）输出端固定连接压缩机吸气管路（104），所述压缩机吸气管路（104）远离离心压缩机蜗壳（11）一侧固定连接蒸发器（14）。

2.根据权利要求1所述的一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统，其特征在于，所述蒸发器（14）上端一侧通过蒸发器供液电子膨胀阀（19）固定连接冷凝器液相出口的制冷剂液体泵管路（105），所述冷凝器液相出口的制冷剂液体泵管路（105）远离蒸发器（14）一端固定连接液体泵（15），所述液体泵（15）远离蒸发器（14）一端通过泵后液路单向阀（16）固定连接制冷剂液体泵出口供液管路（110），所述制冷剂液体泵出口供液管路（110）远离液体泵（15）一侧固定连接泵液路进液管口（29），所述蒸发器（14）上端固定连接蒸发器压力传感器（201）。

3.根据权利要求1所述的一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统，其特征在于，所述辅助蒸发器（21）内包括一级多孔板液体分离装置（27）、二级多孔板液体分离装置（28）、气液体分离滤网组件（26）、压缩机排气加热盘管（23）、挡液板（25）和辅助加热盘管（24），所述辅助蒸发器（21）一侧固定连接辅助蒸发器液位传感器（22），所述一级多孔板液体分离装置（27）位于二级多孔板液体分离装置（28）上端，所述气液体分离滤网组件（26）位于二级多孔板液体分离装置（28）下端，所述压缩机排气加热盘管（23）位于气液体分离滤网组件（26）下端，所述辅助加热盘管（24）位于压缩机排气加热盘管（23）下端，所述辅助蒸发器（21）上端一侧固定连接辅助蒸发器压力传感器（202），所述挡液板（25）一侧固定连接泵液路进液管口（29）。

4.根据权利要求1所述的一种气体轴承的离心压缩机和制冷系统，其特征在于，所述冷凝器（13）下端通过回气回液单向阀（18）固定连接辅助蒸发器的压缩机回气回液管路（111），所述辅助蒸发器的压缩机回气回液管路（111）远离冷凝器（13）一侧固定连接加热盘管出气管口（32），所述加热盘管出气管口（32）远离冷凝器（13）一侧固定连接辅助蒸发器（21），所述冷凝器（13）上端固定连接冷凝压力传感器（200）。

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