CN112983850B - 一种三轮离心压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于流体机械领域和制冷低温技术领域，涉及一种三轮离心压缩机，包括第一壳体、第二壳体、主轴、第一压缩轮、第二压缩轮、第三压缩轮；第一壳体和第二壳体连接，第一壳体上安装第一弯道，所述第二壳体安装第二弯道、所述第一壳体左端设置第一压缩蜗壳，所述第二壳体右端设置第三压缩蜗壳，第一壳体右端包括第二压缩蜗壳；主轴贯穿第一压缩蜗壳、第一壳体、第二壳体、第三压缩蜗壳，所述第一壳体上安装第一水冷套、所述第二壳体上安装第二水冷套。本发明所述离心压缩机通过三级压缩直接将制冷剂压缩至蒸气压缩式制冷常用的压力范围，只需要一台机器，降低成本，提高系统稳定性。

Description

一种三轮离心压缩机
技术领域
本发明属于流体机械领域和制冷低温技术领域，涉及一种三轮离心压缩机。
背景技术
离心压缩机是重大石油化工装置、煤化工装置、油气输送、制冷低温等领域的核心装备之一，是保证整套设备稳定运行的心脏。
离心压缩机是一种叶片式旋转机械，它利用叶片和流体的相互作用，提高流体的压力和动能，并利用通流元件使流体减速，将动能转变为压力的提高。按照介质运动的主要方向，透平式压缩机可以分为离心式压缩机、轴流式压缩机、轴流离心组合式压缩机。
由于材料强度的限制，压缩轮轮缘速度不能过大，所以单级离心压缩机所能达到的压比有限，同时常用的两端布置叶轮的两级离心压缩机也无法把制冷剂压缩至蒸气压缩式制冷中常用的压力范围，所以常常需要使用两台甚至三台离心压缩机才能满足使用，导致制冷系统成本、体积过大，并且多台机器增加了系统的不稳定因素，此外还有运转时润滑油污染工质等问题。另外，离心式叶轮相较于轴流式叶轮，因为结构的原因，其轴向力对压缩机的稳定运行有较大影响，所以对轴向力的平衡也就成为设计过程中必须要考虑的问题。
发明内容
本发明提出一种三轮离心压缩机，通过叶轮合理分别布置于主轴上，使得三个叶轮的轴向力能够相互抵消，提高运行稳定性。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种三轮离心压缩机，其特殊之处在于，包括：
第一壳体、第二壳体、主轴、第一压缩轮、第二压缩轮、第三压缩轮；第一壳体和第二壳体连接，所述第一壳体上安装第一弯道，所述第二壳体安装第二弯道、所述第一壳体左端设置第一压缩蜗壳，所述第二壳体右端设置第三压缩蜗壳，第一壳体右端包括第二压缩蜗壳；主轴贯穿第一压缩蜗壳、第一壳体、第二壳体、第三压缩蜗壳，第一压缩轮、第二压缩轮、第三压缩轮依次设置在主轴上。第一压缩轮、第二压缩轮、第三压缩轮分别位于第一压缩蜗壳、第二压缩蜗壳和第三压缩蜗壳内。第一壳体上安装第一水冷套、所述第二壳体上安装第二水冷套。
进一步地，还包括第一电机和第二电机，所述第一电机位于第一壳体内，所述第二电机位于第二壳体内，第一电机和第二电机驱动主轴转动。
进一步地，上述第一壳体左端设有第一扩压器，第一扩压器和第一压缩轮相配合；第二壳体左端包括第二扩压器，第二压缩轮和第二扩压器相配合；第二壳体右端设有第三扩压器，第三扩压器和第三压缩轮配合。
进一步地，上述第一压缩蜗壳出口与第一弯道进口相连，第一弯道出口与第一壳体进口相连，所述第一水冷套位于第一壳体与第一弯道之间。所述第一壳体出口与第二弯道进口相连，第二弯道出口与第三压缩蜗壳进口相连，所述第二水冷套位于第二壳体与第二弯道之间。
进一步地，上述主轴上安装有第一止推盘和第二止推盘，所述第一止推盘与第一止推轴承相配合，所述第二止推盘与第二止推轴承相配合。第一止推轴承位于第一扩压器和第一电机之间，第二止推轴承位于第三扩压器和第二电机之间。
进一步地，上述主轴径向由安装在第一扩压器和第三扩压器上的径向轴承支承。
进一步地，上述第一止推轴承、第二止推轴承、径向轴承均为气体轴承。
本发明的优点：
1)本发明提供的离心压缩机工作时，由于其三个叶轮分别布置于主轴两端和中间，这种结构使得三个叶轮的轴向力能够相互抵消，在设计过程中对压比进行合理分配，可以有效降低转子轴向力，减小止推轴承的负载，提高运行稳定性。
2)采用双电机双止推盘结构，双电机有利于平衡轴向质量分布，提高转子运行稳定性。双止推盘的结构有利于限制轴的轴向变形，保证稳定运行的同时限制压缩轮间隙，保证压缩机性能。同时使用了气体轴承，摩擦小，压缩机可以设计在更高转速，减小体积。
3)压缩机级后冷却与电机冷却集成为一体，分别在水冷套外侧和内侧。使用气体轴承，压缩机排气干净无油，减少级后冷却器和过滤器，均有利于实现系统的高度集成化，减小系统体积。
4)本发明采用一台机器可以达到较大的压比，对于整个系统成本降低，体积减小。
附图说明
图1为本发明三轮离心压缩机的结构示意简图。
其中：1、第一压缩蜗壳，2、第一水冷套，3、主轴，4、第一压缩轮，5、第一扩压器，6、第一止推轴承，7、第一壳体，8、第一定子，9、第一转子，10、第一弯道，11、第二水冷套，12、第二压缩轮，13、第二壳体，14、第二定子，15、第二转子，16、第二止推轴承，17、第二扩压器，18、第三压缩出口段，19、第三压缩轮，20、第三压缩蜗壳，21、第二弯道，22、第二压缩蜗壳，23、第二扩压器。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
一种三轮离心压缩机，包括：第一壳体7、第二壳体13、主轴3、第一压缩轮4、第二压缩轮12、第三压缩轮19。所述第一壳体7和第二壳体13连接，所述第一壳体7上安装第一弯道10，所述第二壳体13安装第二弯道21、所述第一壳体7左端设置第一压缩蜗壳1，所述第二壳体13右端设置第三压缩蜗壳20，第一壳体7右端包括第二压缩蜗壳22；主轴3贯穿第一压缩蜗壳1、第一壳体7、第二壳体13、第三压缩蜗壳20，第一压缩轮4、第二压缩轮12、第三压缩轮19依次设置在主轴3上，所述第三压缩轮19的安装方向和第一压缩轮4、第二压缩轮12相反。第一压缩轮4、第二压缩轮12、第三压缩轮19分别位于第一压缩蜗壳1、第二压缩蜗壳22和第三压缩蜗壳20内。第一壳体7上安装第一水冷套2、所述第二壳体13上安装第二水冷套11。
作为本发明的一个优选实施例，还包括第一电机和第二电机，所述第一电机位于第一壳体7内，所述第二电机位于第二壳体13内，第一电机和第二电机驱动主轴3转动。
作为本发明的一个优选实施例，上述第一壳体7左端设有第一扩压器5，第一扩压器5和第一压缩轮4相配合；第二壳体13左端包括第二扩压器23，第二压缩轮12和第二扩压器23相配合；第二壳体13右端设有第三扩压器17，第三扩压器17和第三压缩轮19配合。
作为本发明的一个优选实施例，上述第一压缩蜗壳1出口与第一弯道10进口相连，第一弯道10出口与第一壳体7进口相连，所述第一水冷套2位于第一壳体7与第一弯道10之间。所述第一壳体7出口与第二弯道21进口相连，第二弯道21出口与第三压缩蜗壳20进口相连，所述第二水冷套11位于第二壳体13与第二弯道21之间。
作为本发明的一个优选实施例，上述主轴3上安装有第一止推盘和第二止推盘，所述第一止推盘与第一止推轴承6相配合，所述第二止推盘与第二止推轴承16相配合。
第一止推轴承6位于第一扩压器5和第一电机之间，第二止推轴承16位于第三扩压器17和第二电机之间。
作为本发明的一个优选实施例，上述主轴3径向由安装在第一扩压器5和第三扩压器17上的径向轴承支承，
作为本发明的一个优选实施例，上述第一止推轴承6、第二止推轴承16、径向轴承均为气体轴承。
实施例
一种三轮离心压缩机，如图1所示，所述三轮离心压缩机，包含第一壳体7、第二壳体13、安装在所述第一壳体7上的第一水冷套2、安装在所述第二壳体13上的第二水冷套11、安装在所述第一壳体7上的第一弯道10、安装在所述第二壳体13上的第二弯道21、安装在所述第一壳体7左端的第一压缩蜗壳1和安装在所述第二壳体13右端的第三压缩蜗壳20。
所述主轴3的左端安装第一压缩轮4，第一压缩轮4的安装位置位于第一压缩蜗壳1的轴对称中心位置。所述第一压缩轮4在轴向与第一扩压器5相配合。所述主轴3的中间安装第二压缩轮12，第二压缩轮12的安装位置位于第一壳体7上的第二压缩蜗壳22的轴对称中心位置。所述第二压缩轮12在轴向与第二壳体13上的第二扩压器23相配合。所述主轴3的右端安装第三压缩轮19，第三压缩轮19的安装位置位于第三压缩蜗壳20的轴对称中心位置。所述第三压缩轮19在轴向与第三扩压器17相配合。
所述主轴3的中部与两个电机的第一转子9、第二转子15紧密配合，电机第一转子9、第二转子15的外侧分别被电机第一定子8、第二定子14所包围。电机第一定子8、第二定子14分别与第一壳体7、第二壳体13内壁相配合。
所述第一压缩蜗壳1出口与第一弯道10进口相连，第一弯道10出口与第一壳体7进口相连，所述第一水冷套2位于第一壳体7与第一弯道10之间。所述第一壳体7出口与第二弯道21进口相连，第二弯道21出口与第三压缩蜗壳20进口相连，所述第二水冷套11位于第二壳体13与第二弯道21之间。
所述主轴3上安装有第一压缩轮4、第二压缩轮12、第三压缩轮19，第一转子9、第二转子15以及第一止推盘和第二止推盘，所述第一止推盘与第一止推轴承6相配合，所述第二止推盘与第二止推轴承16相配合。所述主轴3径向由安装在第一扩压器5和第三扩压器17上的径向轴承支承，所述止推轴承和径向轴承均为气体轴承。
本发明的工作原理为：当三轮离心压缩机的电机接通电源，第一定子8、第二定子14带动电机第一转子9、第二转子15转动，进而带动压缩机主轴3转动。主轴3的转动将带动第一压缩轮4、第二压缩轮12和第三压缩轮19转动。流体依次流经第一压缩蜗壳1、第一压缩轮4、第一扩压器5、第一弯道10、第一壳体7、第二压缩轮12、第二壳体13、第二弯道21、第三压缩蜗壳20、第三压缩轮19、第三扩压器17、第三压缩出口段18。当流过第一压缩轮4、第二压缩轮12和第三压缩轮19时，旋转的叶轮对进入压缩腔内的流体做功，增加流体的压力。
本发明所述离心压缩机通过三级压缩直接将制冷剂压缩至蒸气压缩式制冷常用的压力范围，只需要一台机器，降低成本，提高系统稳定性，三个叶轮的应用降低了每一级的压比，使每一级的轮周速度不会超过音速，并且通过调节三个轮子的压比分配来平衡转子的轴向力，保证压缩机稳定运行；两个止推盘的结构保证了轴在轴向变形时不会对压缩轮的间隙造成太大影响；两个电机的使用可以提供更大的功率并且平衡转子轴向的质量分布，气体轴承的使用让离心压缩机旋转时摩擦更小，转速可以更高，高转速有利于减小体积。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种三轮离心压缩机，其特征在于：
包括第一壳体(7)、第二壳体(13)、主轴(3)、第一压缩轮(4)、第二压缩轮(12)、第三压缩轮(19)；
第一壳体(7)和第二壳体(13)连接，
所述第一壳体(7)上安装第一弯道(10)，所述第二壳体(13)安装第二弯道(21)、所述第一壳体(7)左端设置第一压缩蜗壳(1)，所述第二壳体(13)右端设置第三压缩蜗壳(20)，第一壳体(7)右端包括第二压缩蜗壳(22)；
主轴(3)贯穿第一压缩蜗壳(1)、第一壳体(7)、第二壳体(13)、第三压缩蜗壳(20)，
第一压缩轮(4)、第二压缩轮(12)、第三压缩轮(19)依次设置在主轴(3)上；
第一压缩轮(4)、第二压缩轮(12)、第三压缩轮(19)分别位于第一压缩蜗壳(1)、第二压缩蜗壳(22)和第三压缩蜗壳(20)内；所述第一壳体(7)上安装第一水冷套(2)、所述第二壳体(13)上安装第二水冷套(11)；
所述第一压缩蜗壳(1)出口与第一弯道(10)进口相连，第一弯道(10)出口与第一壳体(7)进口相连，所述第一水冷套(2)位于第一壳体(7)与第一弯道(10)之间；所述第一壳体(7)出口与第二弯道(21)进口相连，第二弯道(21)出口与第三压缩蜗壳(20)进口相连，所述第二水冷套(11)位于第二壳体(13)与第二弯道(21)之间；
所述主轴(3)上安装有第一止推盘和第二止推盘，所述第一止推盘与第一止推轴承(6)相配合，所述第二止推盘与第二止推轴承(16)相配合；
第一止推轴承(6)位于第一扩压器(5)和第一电机之间，第二止推轴承(16)位于第三扩压器(17)和第二电机之间。
2.根据权利要求1所述的一种三轮离心压缩机，其特征在于：
所述第二电机位于第二壳体(13)内，第一电机和第二电机驱动主轴(3)转动。
3.根据权利要求2所述的一种三轮离心压缩机，其特征在于：
所述第一壳体(7)左端设有第一扩压器(5)，第一扩压器(5)和第一压缩轮(4)相配合；第二壳体(13)左端包括第二扩压器(23)，第二压缩轮(12)和第二扩压器(23)相配合；第二壳体(13)右端设有第三扩压器(17)，第三扩压器(17)和第三压缩轮(19)配合。
4.根据权利要求3所述的一种三轮离心压缩机，其特征在于：
所述主轴(3)径向由安装在第一扩压器(5)和第三扩压器(17)上的径向轴承支承。
5.根据权利要求4所述的一种三轮离心压缩机，其特征在于：
所述第一止推轴承(6)、第二止推轴承(16)、径向轴承均为气体轴承。
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