CN113090588A - 压缩机、制冷系统和压缩机的轴承腔液位调节方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种压缩机、制冷系统和压缩机的轴承腔液位调节方法。压缩机包括：筒体，包括安装腔；定子，固定设置于安装腔内，包括转子安装孔；转子，可转动的安装于转子安装孔内；气悬浮推力轴承，用于承载转子的轴向力；分隔结构，固定设置于安装腔内，将安装腔分隔为安装定子的电机腔和安装气悬浮推力轴承的轴承腔，分隔结构和/或筒体的底部设置有连通电机腔和轴承腔的连通结构；和轴承腔液位调节装置，包括与压缩机外部具有连通状态的冷却流体旁通结构和与冷却流体旁通结构耦合的传感装置，传感装置用于检测轴承腔内的冷却流体的状态信息，并根据状态信息控制冷却流体旁通结构打开或关闭。本公开的技术方案利于保证压缩机的运行可靠性。

Description

压缩机、制冷系统和压缩机的轴承腔液位调节方法

技术领域

本公开涉及压缩机技术领域，特别涉及一种压缩机、制冷系统和压缩机的轴承腔液位调节方法。

背景技术

高速度型压缩机中，压缩机转子在工作中高速旋转，需要可靠的轴承对转子进行支撑。常规压缩机转子使用的轴承主要有滚动轴承、油膜轴承、磁悬浮轴承。

相关技术中，已经有采用气悬浮轴承支撑转子转动的压缩机。采用气悬浮轴承的压缩机主要使用气体支撑转子，其工作原理是利用转子在高速旋转过程中，气悬浮轴承与转子之间自动形成气膜对转子进行支撑。

压缩机运转过程中，轴承会存在发热现象，需要进行润滑冷却。相关技术中大部分轴承都是采用润滑油冷却，利用润滑油带走转子相对于轴承高速旋转时产生的热量。相关技术的压缩机中，设置用于存储冷却液体的冷却装置，冷却装置一侧设有冷却液进口，另一侧设有冷却液出口，通过输入一定流量的冷却液，保证冷却装置的储液腔内有足够液体，从而保证轴承在运行中有足够的润滑，进而确保压缩机可靠运行。

相关技术的制冷压缩机中，将气悬浮径向轴承与电机设置于同一空间(电机腔)内，将液态冷媒通过电机冷却流道后，吸收定子的热量变成气态。之后气态冷媒从电机腔的前端排出，再通过定子与转子之间的缝隙回到电机腔的后端，对转子的表面进行冷却，同时气态冷媒可以为气悬浮径向轴承供气，气悬浮径向轴承可以方便利用电机冷却后的气体作为气体轴承的气源和冷却源。而采用气悬浮轴承的压缩机的气悬浮推力轴承与电机所在空间分开独立设计，而气悬浮推力轴承在密闭的轴承腔中，会导致温度升高，轴承腔内压力急剧增大，从而导致气悬浮推力轴承性能受到影响。另外，如果作为冷却流体的冷媒数量过少会导致电机冷却不充分，若果冷媒数量过多会导致电机腔底部存在过多的液态冷媒。随着冷媒量的增加，气悬浮轴承会被液态冷媒浸没，气体无法形成气膜，导致转子与气悬浮轴承发生碰撞摩擦。

发明内容

本公开第一方面提供一种压缩机，其特征在于，包括：

筒体，包括安装腔；

定子，固定设置于所述安装腔内，包括转子安装孔；

转子，可转动的安装于所述转子安装孔内；

气悬浮推力轴承，用于承载所述转子的轴向力；

分隔结构，固定设置于所述安装腔内，所述分隔结构将所述安装腔分隔为安装所述定子的电机腔和安装所述气悬浮推力轴承的轴承腔，所述分隔结构和/或所述筒体的底部设置有连通所述电机腔和所述轴承腔以向所述轴承腔通入所述电机腔底部的液态冷却流体的连通结构；和

轴承腔液位调节装置，包括与所述压缩机外部具有连通状态的冷却流体旁通结构和与所述冷却流体旁通结构耦合的传感装置，所述传感装置用于检测所述轴承腔内的冷却流体的状态信息，并根据所述状态信息控制所述冷却流体旁通结构打开或关闭。

在一些实施例中，

所述冷却流体旁通结构包括与所述轴承腔的上部连通的气态流体旁通结构；

所述传感装置包括与所述气态流体旁通结构耦合的液位传感器，所述液位传感器用于检测所述轴承腔内的液态冷却流体的液位信息，并根据所述液位信息控制所述气态流体旁通结构打开或关闭。

在一些实施例中，所述气态流体旁通结构和所述液位传感器被配置为：所述液位传感器检测到所述轴承腔内的所述冷却流体的液位H低于第一预设液位H1时打开所述气态流体旁通结构，所述液位传感器检测到所述轴承腔内的所述冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时关闭所述气态流体旁通结构，其中，所述第二预设液位H2大于等于所述第一预设液位H1。

在一些实施例中，

所述冷却流体旁通结构包括与所述轴承腔的下部连通的液态流体旁通结构；

所述传感装置包括与所述液态流体旁通结构耦合的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述轴承腔内的压力信息，并根据所述压力信息控制所述液态流体旁通结构打开或关闭。

在一些实施例中，所述液态流体旁通结构和所述压力传感器被配置为：所述液位传感器检测到所述轴承腔内的所述冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时，所述压力传感器检测到所述轴承腔内的压力P小于第一预设压力P1时关闭所述液态流体旁通结构，所述压力传感器检测到所述轴承腔内的压力P大于等于第二预设压力P2时打开所述液态流体旁通结构，其中，所述第二预设压力P2大于等于所述第一预设压力P1。

在一些实施例中，所述气态流体旁通结构包括：

排气螺塞，包括与所述筒体密封连接的排气螺塞本体和设置于所述排气螺塞本体上的用于连通所述轴承腔和所述压缩机外部的排气通道，所述压力传感器设置于所述排气螺塞上；和

排气阀，设置于所述排气通道的远离所述轴承腔的一端，用于控制所述排气通道是否与所述压缩机外部连通，所述液位传感器与所述排气阀耦合以控制所述排气阀是否打开。

在一些实施例中，所述液态流体旁通结构包括：

排液螺塞，包括与所述筒体密封连接的排液螺塞本体和设置于所述排液螺塞本体上的用于连通所述轴承腔和所述压缩机外部的排液通道，所述液位传感器设置于所述排液螺塞上；和

排液阀，设置于所述排液通道的远离所述轴承腔的一端，用于控制所述排液通道是否与压缩机外部连通，所述压力传感器与所述排液阀耦合以控制所述排液阀是否打开。

在一些实施例中，所述液态流体旁通结构包括排液螺塞密封垫片，所述排液螺塞密封垫片设置于所述排液螺塞与所述筒体之间用于密封所述排液螺塞本体与所述筒体之间的间隙，通过调节所述排液螺塞密封垫片的厚度调节所述液位传感器相对于所述筒体底壁的高度。

在一些实施例中，所述分隔结构包括：

轴承支座，固定设置于所述安装腔内；和

气悬浮径向轴承，设置于所述轴承支座内，所述转子可转动地支撑于所述气悬浮径向轴承上，所述轴承支座和/或所述筒体的底部设置有所述连通结构。

本公开第二方面提供一种制冷系统，包括冷媒回路，所述冷媒回路包括前述的压缩机，所述冷却流体入口与所述冷媒回路连通以向所述筒体内引入所述冷媒回路内的冷媒作为所述冷却流体，所述冷却流体旁通结构与所述冷媒回路连接以用于将所述冷却流体旁通至所述冷媒回路。

本公开第三方面提供一种前述的压缩机的轴承腔液位调节方法，包括：

采用所述传感装置检测所述轴承腔内的冷却流体的状态信息；和

根据所述传感装置检测的所述状态信息控制所述冷却流体旁通结构打开或关闭。

在一些实施例中，所述冷却流体旁通结构包括与所述轴承腔的上部连通的气态流体旁通结构；所述传感装置包括与所述气态流体旁通结构耦合的液位传感器，所述液位传感器用于检测所述轴承腔内的液态冷却流体的液位信息，所述轴承腔液位调节方法包括：

根据所述液位信息控制所述气态流体旁通结构打开或关闭。

在一些实施例中，根据所述液位信息控制所述气态流体旁通结构打开或关闭包括：

所述液位传感器检测到所述轴承腔内的所述冷却流体的液位H低于第一预设液位H1时打开所述气态流体旁通结构；

所述液位传感器检测到所述轴承腔内的所述冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时关闭所述气态流体旁通结构，其中，所述第二预设液位H2大于等于所述第一预设液位H1。

在一些实施例中，所述冷却流体旁通结构包括与所述轴承腔的下部连通的液态流体旁通结构；所述传感装置包括与所述液态流体旁通结构耦合的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述轴承腔内的压力信息，所述轴承腔液位调节方法包括：

根据所述压力信息控制所述液态流体旁通结构打开或关闭。

在一些实施例中，根据所述压力信息控制所述液态流体旁通结构打开或关闭包括：

所述液位传感器检测到所述轴承腔内的所述冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时，所述压力传感器检测到所述轴承腔内的压力P小于第一预设压力P1时关闭所述液态流体旁通结构，所述压力传感器检测到所述轴承腔内的压力P大于等于第二预设压力P2时打开所述液态流体旁通结构，其中，所述第二预设压力P2大于等于所述第一预设压力P1。

基于本公开提供的压缩机包括轴承腔液位调节装置，通过传感装置与冷却流体旁通结构的配合，可以通过旁通冷却流体改变轴承腔内的冷却流体的参数，从而调节轴承腔内液态冷却流体的液位及压力，利于解决轴承腔冷媒液位偏高，导致轴承浸液等相关问题，也利于解决因冷却流体气化严重导致的轴承腔内压力过大以及温度过高的问题，进而利于保证气悬浮推力轴承在压力适宜、温度适宜和冷却流体液位适宜的环境下运行，利于保证压缩机的运行可靠性。

本公开提供的制冷系统和压缩机的轴承腔液位调节方法具有本公开提供的压缩机相应的优点。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开实施例的压缩机的一部分结构的剖面结构示意图。

图2为本公开实施例的压缩机的另一部分结构的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1和图2所示，本公开实施例提供一种压缩机。该压缩机包括筒体15、定子16、转子14、气悬浮推力轴承20、分隔结构和轴承腔液位调节装置。

筒体15包括安装腔。定子16固定设置于安装腔内，包括转子安装孔。转子14可转动的安装于转子安装孔内。气悬浮推力轴承20用于承载转子14的轴向力。分隔结构将安装腔分隔为安装定子16的电机腔22和安装气悬浮推力轴承20的轴承腔17。分隔结构和/或筒体15的底部设置有连通电机腔22和轴承腔17以向轴承腔17通入电机腔22底部的液态冷却流体的连通结构。

轴承腔液位调节装置包括用于与压缩机外部可通断的冷却流体旁通结构和与冷却流体旁通结构耦合的传感装置。传感装置用于检测轴承腔17内的冷却流体的状态信息，并根据传感装置检测的状态信息控制冷却流体旁通结构打开或关闭。

本公开的压缩机包括轴承腔液位调节装置，通过传感装置与冷却流体旁通结构的配合，可以通过旁通冷却流体改变轴承腔17内的冷却流体的参数，从而调节轴承腔内液态冷却流体的液位及压力，利于解决轴承腔17冷媒液位偏高，导致轴承浸液等相关问题，也利于解决因冷却流体气化严重导致的轴承腔17内压力过大以及温度过高的问题，进而利于保证气悬浮推力轴承20在压力适宜、温度适宜和冷却流体液位适宜的环境下运行，利于保证压缩机的运行可靠性。

如图1和图2所示，在一些实施例的压缩机中，分隔结构包括轴承支座13和气悬浮径向轴承25。轴承支座13固定设置于安装腔内。气悬浮径向轴承25设置于轴承支座13内，转子14可转动地支撑于气悬浮径向轴承25上。轴承支座13和气悬浮径向轴承25将安装腔分隔为安装定子16的电机腔22和安装气悬浮推力轴承15的轴承腔17。轴承支座13和/或筒体15的底部设置有连通电机腔22和轴承腔17以向轴承腔17通入电机腔22底部的液态冷却流体的连通结构。

在一些实施例的压缩机中，冷却流体旁通结构包括与轴承腔17的上部连通的气态流体旁通结构；传感装置包括与气态流体旁通结构耦合的液位传感器32。液位传感器32用于检测轴承腔17内的液态冷却流体的液位信息，并根据液位传感器32检测的液位信息控制气态流体旁通结构打开或关闭。即前述冷却流体的状态信息包括该液位信息。

液位传感器提供轴承腔17内的液态冷却流体的液位信息，根据液位信息打开或关闭气态流体旁通结构可以调节轴承腔17内的压力，从而改变电机腔22与轴承腔17之间的压力差，在压力差的作用下，可以调节进入轴承腔17内的液态冷却流体的数量，从而调节其液位。

在一些实施例的压缩机中，气态流体旁通结构和液位传感器32可以被配置为：液位传感器32检测到轴承腔17内的冷却流体的液位H低于第一预设液位H1时打开气态流体旁通结构；液位传感器32检测到轴承腔17内的冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时关闭气态流体旁通结构。第二预设液位H2大于等于第一预设液位H1。

由于打开气态流体旁通结构可以减低轴承腔17内的压力，在电机腔22与轴承腔17的压力差的作用下，电机腔22底部的液态冷却流体会通过连通结构流入轴承腔17，从而利于提高轴承腔17内液态冷却流体的液位H。当关闭气态流体旁通结构后，轴承腔17内的压力与电机腔22内的压力将最终达到平衡，从而电机腔22内的液态冷却流体不再流入轴承腔17内，利于保持轴承腔17的液态冷却流体的液位H稳定。

其中，当第二预设液位H2大于第一预设液位H1时，可以通过气态流体旁通结构和液位传感器32的配合，将轴承腔17内的冷却流体的液位P基本控制在第一预设液位H1与第二预设液位H2的范围之内。当第二预设液位H2等于第一预设液位H1时，可以将轴承腔17内的冷却流体的液位P基本控制在第一预设液位H1与第二预设液位H2定义的液位预设值附近。

在一些实施例的压缩机中，冷却流体旁通结构包括与轴承腔17的下部连通的液态流体旁通结构；传感装置包括与液态流体旁通结构耦合的压力传感器31，压力传感器31用于检测轴承腔17内的压力信息，并根据压力传感器31检测的压力信息控制液态流体旁通结构打开或关闭。即前述冷却流体的状态信息包括该压力信息。

在通过气态流体旁通结构对液位进行调节的基础上，可以通过液态流体旁通结构降低轴承腔17的液位，从而利于降低轴承腔17的液位和压力，防止轴承腔17内的液态冷却流体的液位过高，利于气悬浮推力轴承20工作于合适的环境中，防止因气悬浮推力轴承20浸入液态冷却流体的液面以下而影响气膜产生。

如图1和图2所示，在一些实施例的压缩机中，冷却流体旁通结构包括与轴承腔17的上部连通的气态流体旁通结构和与轴承腔17的下部连通的液态流体旁通结构。传感装置包括与气态流体旁通结构耦合的液位传感器32和与液态流体旁通结构耦合的压力传感器31。压力传感器31用于检测轴承腔17内的压力信息，根据压力传感器31检测的压力信息控制液态流体旁通结构打开或关闭。液位传感器32用于检测轴承腔17内的液态冷却流体的液位信息，根据液位传感器32检测的液位信息控制气态流体旁通结构打开或关闭。即前述的冷却流体的状态信息包括该液位信息和压力信息。

在一些实施例的压缩机中，液态流体旁通结构和压力传感器31被配置为：液位传感器32检测到轴承腔17内的冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时，压力传感器31检测到轴承腔17内的压力P小于第一预设压力P1时关闭液态流体旁通结构，压力传感器31检测到轴承腔17内的压力P大于等于第二预设压力P2时打开液态流体旁通结构。其中，第二预设压力P2大于等于第一预设压力P1。

打开液态流体旁通结构后的关闭条件可以是压力信息，例如，压力P小于第一预设压力P1，也可以是液位信息，例如液位H小于第一预设液位H1。

其中，当以压力P小于第一预设压力P1为打开液态流体旁通结构后的关闭条件时，当第二预设压力P2大于第一预设压力P1时，可以通过液态流体旁通结构和压力传感器32的配合，将轴承腔17内的冷却流体的压力P基本控制在第一预设压力P1与第二预设压力P2的范围之内。当第二预设压力P2等于第一预设压力P1时，可以将轴承腔17内的冷却流体的压力P基本控制在第一预设压力P1与第二预设压力P2定义的压力预设值附近。

如图1和图2所示，在一些实施例的压缩机中，气态流体旁通结构包括排气螺塞18和排气阀1。排气螺塞18包括与筒体15密封连接的排气螺塞本体和设置于排气螺塞本体上的用于连通轴承腔17和压缩机外部的排气通道。压力传感器31设置于排气螺塞18上。排气阀1设置于排气通道的远离轴承腔17的一端，用于控制排气通道是否与压缩机外部连通，液位传感器32与排气阀1耦合以控制排气阀1打开和关闭。

将压力传感器31设置于排气螺塞18上，利于整合轴承腔液位调节装置的不同部件，从而利于轴承腔液位调节装置安装和维护。

如图1和图2所示，气态流体旁通结构包括排气螺塞密封垫片28，排气螺塞密封垫片28设置于排气螺塞18与筒体15之间用于密封排气螺塞本体与筒体15之间的间隙，利于防止冷却流体泄漏。

如图1和图2所示，在一些实施例的压缩机中，液态流体旁通结构包括排液螺塞23和排液阀2。排液螺塞23包括与筒体15密封连接的排液螺塞本体和设置于排液螺塞本体上的用于连通轴承腔17和压缩机外部的排液通道。液位传感器32设置于排液螺塞23上。排液阀2设置于排液通道的远离轴承腔17的一端，用于控制排液通道是否与压缩机外部连通。压力传感器31与排液阀2耦合以控制排液阀2打开和关闭。

将液位传感器32设置于排液螺塞23上，利于整合轴承腔液位调节装置的不同部件，从而利于轴承腔液位调节装置安装和维护。

如图1和图2所示，在一些实施例的压缩机中，液态流体旁通结构包括排液螺塞密封垫片29，排液螺塞密封垫片29设置于排液螺塞23与筒体15之间用于密封排液螺塞本体与筒体15之间的间隙。通过调节排液螺塞密封垫片29的厚度调节液位传感器32相对于筒体15底部的高度。由于液位传感器32相对于筒体15底部的高度改变，控制轴承腔17内的液态冷却流体的液位的控制参数改变，从而在运行过程中轴承腔17内的液态冷却流体的液位改变。

本公开实施例还提供一种制冷系统，包括冷媒回路，冷媒回路包括前述的压缩机。压缩机的冷却流体入口与冷媒回路连通以向筒体15内引入冷媒回路内的冷媒作为冷却流体。冷却流体旁通结构与冷媒回路连接以用于将冷却流体旁通至冷媒回路。

本公开实施例的制冷系统具有本公开实施例的前述压缩机具有的优点。

本公开实施例还提供一种前述的压缩机的轴承腔液位调节方法，包括：采用传感装置检测轴承腔17内的冷却流体的状态信息；和根据传感装置检测的状态信息控制冷却流体旁通结构打开或关闭。

在冷却流体旁通结构包括与轴承腔17的上部连通的气态流体旁通结构，传感装置包括与气态流体旁通结构耦合的液位传感器32时，一些实施例的轴承腔液位调节方法包括：根据液位传感器32检测的液位信息控制气态流体旁通结构打开或关闭。

在一些实施例的轴承腔液位调节方法中，根据液位传感器32检测的液位信息控制气态流体旁通结构打开或关闭包括：液位传感器32检测到轴承腔17内的冷却流体的液位H低于第一预设液位H1时打开气态流体旁通结构；液位传感器32检测到轴承腔17内的冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时关闭气态流体旁通结构。其中第二预设液位H2大于等于第一预设液位H1。

在冷却流体旁通结构包括与轴承腔17的下部连通的液态流体旁通结构，传感装置包括与液态流体旁通结构耦合的压力传感器31时，一些实施例的轴承腔液位调节方法包括：根据压力传感器31检测的压力信息控制液态流体旁通结构打开或关闭。

在冷却流体旁通结构包括气态流体旁通结构和液态流体旁通结构，传感装置包括液位传感器32和压力传感器31时，一些实施例的轴承腔液位调节方法包括：根据压力传感器31检测的压力信息控制液态流体旁通结构打开或关闭；根据液位传感器32检测的液位信息控制气态流体旁通结构打开或关闭。

在一些实施例的轴承腔液位调节方法中，液态流体旁通结构和压力传感器31被配置为：液位传感器32检测到轴承腔17内的冷却流体的液位大于等于第二预设液位H2时，压力传感器31检测到轴承腔17内的压力小于第一预设压力P1时关闭液态流体旁通结构，压力传感器31检测到轴承腔17内的压力大于等于第二预设压力P2时打开液态流体旁通结构，其中，第二预设压力P2大于等于第一预设压力P1。

本公开实施例的压缩机的轴承腔液位调节方法具有本公开实施例的前述对应压缩机具有的优点。

以下针对一实施例的压缩机的结构、压缩腔液位调节过程及原理对本公开的压缩机、制冷系统和压缩机的轴承腔压力调节方法进行示例性说明。其它实施例的压缩机、制冷系统和压缩机的轴承腔压力调节方法可参照该实施例的相应内容进行理解。

如图1所示，该实施例的压缩机包括筒体15、定子16、转子14、扩压器12、位于筒体15左端的气悬浮推力轴承20、位于筒体15左端的轴承支座13、位于筒体15左端的气悬浮径向轴承25、位于筒体15右端的轴承支座19、位于筒体15右端的气悬浮径向轴承26和轴承腔液位调节装置。

位于筒体15左端的轴承支座13和位于筒体15左端的气悬浮径向轴承25作为分隔结构将筒体15内的安装腔分隔为电机腔22和轴承腔17。气悬浮推力轴承20设置于转子14的左端。气悬浮推力轴承20位于轴承腔17内。扩压器12固定连接于筒体15的左端，以封闭轴承腔17的左端。

轴承腔液位调节装置包括冷却流体旁通结构和传感装置。冷却流体旁通结构包括气态流体旁通结构和液态流体旁通结构。传感装置包括液位传感器32和压力传感器31。

气态流体旁通结构包括排气螺塞18、排气螺塞密封垫片28、排气管3和排气阀1。排气螺塞18的排气螺塞主体上设有连通轴承腔17和压缩机外部的排气通道。排气管3与排气通道远离轴承腔17的一端连接。排气阀1设置于排气管3上。排气阀1为电磁阀。

液态流体旁通结构包括排液螺塞23、排液螺塞密封垫片29、排液管4和排液阀2。排液螺塞18的排液螺塞主体上设有连通轴承腔17和压缩机外部的排液通道。排液管1与排液通道远离轴承腔17的一端连接。排液阀2设置于排液管4上。排液阀2为电磁阀。

压力传感器31安装于排气螺塞18的排气螺塞主体上，从而安装在轴承腔17上部，用于检测轴承腔17内的压力P，即气态冷却流体的压力。液位传感器32安装于排液螺塞18的排液螺塞主体上，从而安装在轴承腔17下部，用于检测轴承腔17内的液态冷却流体的液位H。

液位传感器32与排气阀1通过第一连接线33连接以实现二者耦合。根据液位传感器32检测的液态冷却流体的液位信号可以控制排气阀1通断，从而打开或关闭气态流体旁通结构。压力传感器31与排液阀2通过第二连接线34连接以实现二者耦合。根据压力传感器31检测的轴承腔17内的压力信号可以控制排液阀2的通断，从而打开或关闭液态流体旁通结构。

本实施例中，冷却流体为制冷用冷媒，前述气态冷却流体为气态冷媒，前述液态冷却流体为液态冷媒。

本实施例中，压缩机为离心压缩同机。轴承腔17位于筒体15的左端。筒体15的左端还设置有扩压器12，护压器12、筒体15、轴承支座13、气悬浮径向轴承25共同围轴承腔17。筒体15上设有冷却流体入口，在筒体15的内壁上与定子16对应的位置开设有螺旋流道27，螺旋流道27与冷却流体入口连通。从冷却流体入口进入的冷媒通过该螺旋流道17进入电机腔22的位于定子16的第一端(图1中的左端)，冷媒在经过螺旋流道27的过程中，对定子16的表面进行冷却，冷媒自身也部分气化形成气态冷媒。位于定子16的第一端的电机腔22内的冷却流体在定子16的两端和第二端的压力差的作用下，通过定子22内部的冷却通道以及定子16与转子14之间的间隙进入电机腔22的位于定子16的第二端(图1中的右端)。在冷媒通过冷却通道的过程中，对定子16的内部进行冷却。在冷却流体通过定子16与转子14之间的间隙的过程中，冷却定子16的轴承安装孔的孔壁及转子14。在压缩机处于运行状态时，冷媒在电机腔22的上部为气态冷媒，在电机腔22的下部为液态冷媒。

本实施例中，在筒体15的右端也设置有一轴承支座19和一气悬浮径向轴承26，转子14的两端分别被支撑于气悬浮径向轴承25和气悬浮径向轴承26上。

如图1和图2所示，在一些实施例的压缩机中，轴承支座13和筒体15的底部设置有连通电机腔22和轴承腔17以向轴承腔17通入电机腔22底部的液态冷却流体的连通结构。本实施例中，连通结构包括设置于筒体15底部的径向孔段、与该径向孔段连通的轴向孔段、以及在轴承支座13上设置的与该轴向孔段连通的轴向通孔。通过该连通结构，可以将电机腔22内的液态的冷却流体通入轴承腔17中。其中，为加工方便，筒体15上的径向孔段穿通了筒体15的筒壁，并用堵头24封堵径向孔段的外端。

在一些未图示的实施例中，只要通实现连通结构的连通电机腔22与轴承腔17的功能，连通结构可以仅设置于筒体15上或仅设置于轴承支座13上。

本实施例中以轴承支座13和气悬浮径向轴承25的组合作为分隔结构，在未图示的实施例中，分隔结构可以设置为其它形式。

在转子14高速旋转时，由于气悬浮推力轴承20的推力面和与该推力面相对的表面之间存在摩擦，例如本实施例中，气悬浮推力轴承20的推力面和与轴承支座13面对气悬浮推力轴承20的表面之间存在摩擦，会导致轴承腔17内的气态冷媒温度升高，则位于气悬浮推力轴承20底部的液态冷媒会不断地被气化，降低轴承腔17内冷媒的温度，同时升高轴承腔17内的压力，从而需要对轴承腔17内液态冷媒的液位和轴承腔17内的压力进行检测和调节。

低温液态冷媒通过冷媒泵或其他类型加压设备加压后，从设置于筒体15上的冷却流体入口进入到定子16表面与筒体15的内壁面之间的螺旋流道27，不断地气化吸热后从螺旋流道27的出口流出并进入到位于筒体15左端的部分电机腔22中，为气悬浮径向轴承25提供工作气体，同时冷却气悬浮径向轴承25。由于冷媒数量较多，在通过定子16的表面后冷媒未完全气化，会有一部分在电机腔22的底部聚集，形成气液共存现象。然后部分液态冷媒通过设置于轴承支座13和筒体15底部的连通结构进入轴承腔17。因为连通结构起到一定的节流作用，对冷媒流动施加一定的阻力，使得进入轴承腔17的液态冷媒上升至一定液位后达到一个平衡状态。还有部分冷媒通过定子16内部的流体通道和定子16与转子14之间的间隙流至位于筒体15右端的电机腔22中。在筒体15右端设有排气孔，使用于冷却压缩机的冷媒处于循环之中。

在该实施例中，前述第二预设液位H2等于前述第一预设液位H1并等于液位预设值H0；前述第二预设压力P2等于前述第一预设压力P1并等于压力预设值P0。

可以根据压缩机气悬浮推力轴承具体结构和机组具体运行工况，确定好与轴承腔17内液态冷媒的液位H对应的液位预设值H0的具体数值和与轴承腔17内的压力P对应的压力预设值P0的具体数值。

本实施例中，液位传感器32的安装位置位于液位预设值H0处，随时检测轴承腔17内液态冷媒的液位H是否满足运行要求，从而判断轴承腔17内液态冷媒的多少、轴承腔17内压力大小，也可以检测或分析轴承腔17内冷媒的温度。

其中，液位传感器32与排液螺塞23集成在一起，液位传感器32的高度可以通过排液螺塞23的螺纹旋入深度以及排液螺塞密封垫片29的厚度来协同调节，以适应不同的液位预设值H0的设计要求。排液螺塞密封垫片29还起密封作用，防止冷媒从排液螺塞23与筒体15的螺纹配合处泄露。

本实施例中，当轴承腔17内液态冷媒的液位H低于液位预设值H0的时候，液位传感器32检测不到液位H，则通过第一连接线33将电信号传输到排气阀1中，通过电信号使排气阀1从关闭状态切换至开启状态。此时，轴承腔17上方的气态冷媒会通过排气螺塞18的排气通道、排气阀1及排气管3流出轴承腔17。部分气态冷媒从轴承腔17排出后，相当于对轴承腔17进行泄压，电机腔22与轴承腔17之间的压力差发生变化，电机腔22底部的液态冷媒会通过连通结构流入轴承腔17，使轴承腔17内的液态冷媒的液位H不断上升，直至轴承腔17中的液态冷媒的液位H达到液位预设值H0，即液位H至达了液位传感器32的检测位置时，液位传感器32检测到液位H已满足设计要求，不需要再通过排出气态冷媒调节轴承腔17内的压力大小，液位传感器32则不再通过第一连接线33输出电信号至排气阀1，排气阀1在没有电信号输入的情况下，将从开启状态切换至关闭状态。

在排气阀1开启后泄压过多或者电机腔22的压力过高的情况，会导致流入轴承腔17的液态冷媒过多，使轴承腔17内的液态冷媒的液位H超过液位预设值H0。当液位传感器32因液位H超过液位预设值H0而无信号输出时，压力传感器31会实时检测轴承腔17内压力P的大小，此时压力传感器31检测到轴承腔17内的压力P达到或超过压力预设值P0后，可通过第二连接线34输出电信号至排液阀2使排液阀2开启，液态冷媒通过排液螺塞23的排液通道、排液阀2和排液管4后不断排出，使轴承腔17内的液态冷媒的液位H控制在合理的数值或范围，这样可以有效防止气悬浮推力轴承20发生浸液现象影响气膜形成。

本实施例中，当轴承腔17内液态冷媒的液位H高于液位传感器32的检测位置时，即液态冷媒的液位H大于液位预设值H0时，并且轴承腔17内的压力低于压力预设值P0时，排气阀1和排液阀2均关闭，气态冷媒和液态冷媒不能从对应的旁通结构中流出，即轴承腔17中液态冷媒的液位H和轴承腔17内的压力P处在相对合适的工作状态下，轴承腔压力调节装置暂时不参与轴承腔17内液位H和压力P的调节工作。

本实施例中，轴承腔17内的液态冷媒的液位H在液位预设值H0以上时，如果轴承腔17的压力P一直升高，当压力传感器31检测到轴承腔17内的压力P大于等于压力预设值P0时，压力传感器31发出电信号打开排液阀2旁通液态冷媒。

本实施例中，压力传感器31的控制优先级低于液位传感器32，待液位H下降到液位预设值H0时，液位传感器32检测到液位信号，压力传感器31停止向排液阀2发出信号使排液阀2关闭。

本实施例中，压力传感器31发送电信号以使排液阀2打开需满足两个条件，即液位传感器32因液位H超过液位预设值H0而无信号输出，并且压力传感器31检测到的压力P大于等于压力预设值P0。

根据以上描述可知，本公开实施例具有以下技术效果至少之一：

压缩机具有轴承腔液位调节装置，可通过旁通冷却流体的方式调节轴承腔17内的液位或压力，例如：可根据轴承腔17内的压力信息通过旁通气体的方式调节轴承腔17内压力及液位和/或可根据轴承腔17内的液位信息通过旁通液态冷却流体的方式调节轴承腔17内的液位及压力，改善了轴承腔17内冷却流体液位的调节范围，使轴承腔17的压力可调，利于轴承腔内冷却流体的温度和压力稳定在适宜的范围，从而利于提高该压缩机的运行可靠性。

在解决压缩机电机冷却问题的同时，能为压缩机气悬浮径向轴承和气悬浮推力轴承供气，利于防止因电机腔22的未气化液态冷媒过多产生积液进入气悬浮推力轴承和气悬浮径向轴承而影响气悬浮轴承有效气膜的形成，进一步提高压缩机的工作稳定性和可靠性。

本公开的压缩机中，轴承腔液位调节装置为自适应调节装置，在冷却流体参数不满足正常工作条件下才参与调节工作。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开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，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。

Claims (15)

1.一种压缩机，其特征在于，包括：

筒体(15)，包括安装腔；

定子(16)，固定设置于所述安装腔内，包括转子安装孔；

转子(14)，可转动的安装于所述转子安装孔内；

气悬浮推力轴承(20)，用于承载所述转子(14)的轴向力；

分隔结构，固定设置于所述安装腔内，所述分隔结构将所述安装腔分隔为安装所述定子(16)的电机腔(22)和安装所述气悬浮推力轴承(20)的轴承腔(17)，所述分隔结构和/或所述筒体(15)的底部设置有连通所述电机腔(22)和所述轴承腔(17)以向所述轴承腔(17)通入所述电机腔(22)底部的液态冷却流体的连通结构；和

轴承腔液位调节装置，包括与所述压缩机外部具有连通状态的冷却流体旁通结构和与所述冷却流体旁通结构耦合的传感装置，所述传感装置用于检测所述轴承腔(17)内的冷却流体的状态信息，并根据所述状态信息控制所述冷却流体旁通结构打开或关闭。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，

所述冷却流体旁通结构包括与所述轴承腔(17)的上部连通的气态流体旁通结构；

所述传感装置包括与所述气态流体旁通结构耦合的液位传感器(32)，所述液位传感器(32)用于检测所述轴承腔(17)内的液态冷却流体的液位信息，并根据所述液位信息控制所述气态流体旁通结构打开或关闭。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述气态流体旁通结构和所述液位传感器(32)被配置为：所述液位传感器(32)检测到所述轴承腔(17)内的所述冷却流体的液位H低于第一预设液位H1时打开所述气态流体旁通结构，所述液位传感器(32)检测到所述轴承腔(17)内的所述冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时关闭所述气态流体旁通结构，其中，所述第二预设液位H2大于等于所述第一预设液位H1。

4.根据权利要求2或3所述的压缩机，其特征在于，

所述冷却流体旁通结构包括与所述轴承腔(17)的下部连通的液态流体旁通结构；

所述传感装置包括与所述液态流体旁通结构耦合的压力传感器(31)，所述压力传感器(31)用于检测所述轴承腔(17)内的压力信息，并根据所述压力信息控制所述液态流体旁通结构打开或关闭。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述液态流体旁通结构和所述压力传感器(31)被配置为：所述液位传感器(32)检测到所述轴承腔(17)内的所述冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时，所述压力传感器(31)检测到所述轴承腔(17)内的压力P小于第一预设压力P1时关闭所述液态流体旁通结构，所述压力传感器(31)检测到所述轴承腔(17)内的压力P大于等于第二预设压力P2时打开所述液态流体旁通结构，其中，所述第二预设压力P2大于等于所述第一预设压力P1。

6.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述气态流体旁通结构包括：

排气螺塞(18)，包括与所述筒体(15)密封连接的排气螺塞本体和设置于所述排气螺塞本体上的用于连通所述轴承腔(17)和所述压缩机外部的排气通道，所述压力传感器(31)设置于所述排气螺塞(18)上；和

排气阀(1)，设置于所述排气通道的远离所述轴承腔(17)的一端，用于控制所述排气通道是否与所述压缩机外部连通，所述液位传感器(32)与所述排气阀(1)耦合以控制所述排气阀(1)是否打开。

7.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述液态流体旁通结构包括：

排液螺塞(23)，包括与所述筒体(15)密封连接的排液螺塞本体和设置于所述排液螺塞本体上的用于连通所述轴承腔(17)和所述压缩机外部的排液通道，所述液位传感器(32)设置于所述排液螺塞(23)上；和

排液阀(2)，设置于所述排液通道的远离所述轴承腔(17)的一端，用于控制所述排液通道是否与压缩机外部连通，所述压力传感器(31)与所述排液阀(2)耦合以控制所述排液阀(2)是否打开。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述液态流体旁通结构包括排液螺塞密封垫片(29)，所述排液螺塞密封垫片(29)设置于所述排液螺塞(23)与所述筒体(15)之间用于密封所述排液螺塞本体与所述筒体(15)之间的间隙，通过调节所述排液螺塞密封垫片(29)的厚度调节所述液位传感器(32)相对于所述筒体(15)底壁的高度。

9.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述分隔结构包括：

轴承支座(13)，固定设置于所述安装腔内；和

气悬浮径向轴承(25)，设置于所述轴承支座(13)内，所述转子(14)可转动地支撑于所述气悬浮径向轴承(25)上，所述轴承支座(13)和/或所述筒体(15)的底部设置有所述连通结构。

10.一种制冷系统，包括冷媒回路，其特征在于，所述冷媒回路包括根据权利要求1至9中任一项所述的压缩机，所述冷却流体入口与所述冷媒回路连通以向所述筒体(15)内引入所述冷媒回路内的冷媒作为所述冷却流体，所述冷却流体旁通结构与所述冷媒回路连接以用于将所述冷却流体旁通至所述冷媒回路。

11.一种权利要求1至9中任一项所述的压缩机的轴承腔液位调节方法，其特征在于，包括：

采用所述传感装置检测所述轴承腔(17)内的冷却流体的状态信息；和

根据所述传感装置检测的所述状态信息控制所述冷却流体旁通结构打开或关闭。

12.根据权利要求11所述的轴承腔液位调节方法，其特征在于，所述冷却流体旁通结构包括与所述轴承腔(17)的上部连通的气态流体旁通结构；所述传感装置包括与所述气态流体旁通结构耦合的液位传感器(32)，所述液位传感器(32)用于检测所述轴承腔(17)内的液态冷却流体的液位信息，所述轴承腔液位调节方法包括：

根据所述液位信息控制所述气态流体旁通结构打开或关闭。

13.根据权利要求12所述的轴承腔液位调节方法，其特征在于，根据所述液位信息控制所述气态流体旁通结构打开或关闭包括：

所述液位传感器(32)检测到所述轴承腔(17)内的所述冷却流体的液位H低于第一预设液位H1时打开所述气态流体旁通结构；

所述液位传感器(32)检测到所述轴承腔(17)内的所述冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时关闭所述气态流体旁通结构，其中，所述第二预设液位H2大于等于所述第一预设液位H1。

14.根据权利要求12或13所述的轴承腔液位调节方法，其特征在于，所述冷却流体旁通结构包括与所述轴承腔(17)的下部连通的液态流体旁通结构；所述传感装置包括与所述液态流体旁通结构耦合的压力传感器(31)，所述压力传感器(31)用于检测所述轴承腔(17)内的压力信息，所述轴承腔液位调节方法包括：

根据所述压力信息控制所述液态流体旁通结构打开或关闭。

15.根据权利要求14所述的轴承腔液位调节方法，其特征在于，根据所述压力信息控制所述液态流体旁通结构打开或关闭包括：

所述液位传感器(32)检测到所述轴承腔(17)内的所述冷却流体的液位H大于等于第二预设液位H2时，所述压力传感器(31)检测到所述轴承腔(17)内的压力P小于第一预设压力P1时关闭所述液态流体旁通结构，所述压力传感器(31)检测到所述轴承腔(17)内的压力P大于等于第二预设压力P2时打开所述液态流体旁通结构，其中，所述第二预设压力P2大于等于所述第一预设压力P1。

Images