CN113090656A - 压缩机转子组件及其控制方法、压缩机及空调设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种压缩机转子组件及其控制方法、压缩机及空调设备。压缩机转子组件，包括：轴承，为静压气体轴承，设有至少两个径向供气孔；转子，安装在轴承内；以及至少两个供压部件，分别与至少两个径向供气孔连通；其中，至少两个供压部件的供气压力不同。在转子转动的起始阶段，至少两个供压部件分别向至少两个径向供气孔通气，能够实现转子相对于轴承呈偏心悬浮，提高了涡动出现的速度门槛，从而使转子的工作转速更加远离涡动速度，有效地抑制静压气体轴承的涡动失稳，提高运动稳定性。
Description
技术领域
本公开涉及空气压缩设备技术领域，尤其涉及一种压缩机转子组件及其控制方法、压缩机及空调设备。
背景技术
轴承是旋转机械中支撑旋转部件的基础零部件，目前比较常见的有滚动轴承、滑动轴承、磁悬浮轴承等。由于磁悬浮存在控制系统复杂，滚动轴承与滑动轴承由于油润滑不可避免的与旋转部件摩擦，从而导致能量损失，因此一种新的气体轴承技术应运而生。
气体轴承是一种气体轴承与承导面之间的间隙形成的具有一定压力的气膜，从而使运动部件浮起。根据其原理可以分为静压气体轴承与动压气体轴承。动压气体轴承是一种利用轴承与运动部件相对运动时产生的楔形角来产生压力气膜从而支撑运动部件，而静压气体轴承是利用外部气体充入到轴承与承导面之间的小间隙(0.02-0.04mm)从而产生压力气膜来支撑运动部件。由于气体摩擦系数小，因此静压气体轴承是一种基本无摩擦，损耗小的轴承。
目前比较常见的空气静压气体轴承采用的节流技术有单小孔节流型、多小孔节流型、微沟槽节流型、微孔节流型、多孔质材料节流型，气体轴承的工作原理较为复杂，当不提供给转子外部驱动力时，仅提供外部气源时，轴承供气气体通过进气孔进入到静压气体轴承的小孔(微孔、多孔质孔)后，最终在转子与轴承的间隙处形成压力气膜，支撑外载荷，在这种工况下，轴承相当于纯静压气体轴承；当不提供外部气压，仅提供给转子外部驱动力时，由于流体动压效应润滑气体被带入楔形间隙并形成润滑气膜来承受外载荷，此时，轴承相当于纯动压气体轴承；当同时提供外部气源和驱动转子转动的外力时，若转速较高，此时转子旋转产生的动压效应无法忽略。
静压气体轴承在高速工作状态下，运动部件出现涡动失稳现象。动态不稳定性使气体轴承在高速工作状态下运行失常，导致旋转部件振幅加大，磨损轴承，破坏轴承性能，从而使旋转部件振幅进一步加大，影响机器工作性能，严重的还会产生安全事故，因此合理的抑制静压气体轴承的涡动失稳至关重要。
发明内容
经发明人研究发现，相关技术中静压气体轴承在高速工作状态下，运动部件会经常出现涡动失稳现象，使气体轴承在高速工作状态下运行失常，影响机器工作性能。
有鉴于此，本公开实施例提供一种压缩机转子组件及其控制方法、压缩机及空调设备，能够使转子相对于轴承产生一定的偏心，提高涡动出现的速度，提高转子组件的运动稳定性。
在本公开的一个方面，提供一种压缩机转子组件，包括：
轴承，为静压气体轴承，设有至少两个径向供气孔；
转子，安装在轴承内；以及
至少两个供压部件，分别与至少两个径向供气孔连通；
其中，至少两个供压部件的供气压力被配置为使转子相对于轴承呈偏心悬浮。
在一些实施例中，至少两个供压部件的供气压力不同。
在一些实施例中，至少两个供压部件的供气压力可调。
在一些实施例中，至少两个径向供气孔在轴承的周向上呈等间距设置。
在一些实施例中，至少两个径向供气孔为偶数个且在轴承的径向方向上两两相对设置。
在一些实施例中，至少两个径向供气孔包括在竖直方向上相对设置且分别位于轴承的顶部和底部的第一径向供气孔和第二径向供气孔。
在一些实施例中，至少两个供压部件包括分别与第一径向供气孔和第二径向供气孔连通的第一供压部件和第二供压部件，第一供压部件的供气压力与转子的重力之和大于或小于第二供压部件的供气压力。
在一些实施例中，轴承设有与轴承内周面相切的至少两个切向供气孔，至少两个切向供气孔的供气方向与转子的转向相反。
在一些实施例中，至少两个切向供气孔在轴承的周向上均匀布置。
在一些实施例中，至少两个切向供气孔为4个切向供气孔，分别设置在轴承内周面的上端、下端、左端和右端。
在一些实施例中，还包括：
弹性轴承支座；外周面的轴向两侧均设有第一径向凸块，外周面的轴向中部设有第二径向凸块；
其中，轴承安装在弹性轴承支座内，第一径向凸块的凸起高度大于第二径向凸块的凸起高度，第一径向凸块和第二径向凸块之间形成有凹槽。
在本公开的一个方面，提供一种前述的压缩机转子组件的控制方法，包括：
通气步骤：在转子转动的起始阶段，通过至少两个供压部件分别向至少两个径向供气孔通气，使转子相对于轴承呈偏心悬浮。
在一些实施例中，至少两个供压部件的供气压力可调，通气步骤还包括：
调节步骤：调节至少两个供压部件的供气压力，直至转子相对于轴承呈偏心悬浮状态。
在本公开的一个方面，提供一种压缩机，包括前述的压缩机转子组件。
在本公开的一个方面，提供一种空调设备，包括前述的压缩机。
因此，根据本公开实施例，设置至少两个供压部件分别与至少两个径向供气孔连通，在转子转动前，至少两个供压部件分别向至少两个径向供气孔通气，能够实现转子相对于轴承呈偏心悬浮，提高了涡动出现的速度门槛，从而使转子的工作转速更加远离涡动速度，有效地抑制静压气体轴承的涡动失稳，提高运动稳定性。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是根据本公开压缩机转子组件的一些实施例的横截面图；
图2是根据本公开压缩机转子组件的一些实施例的纵截面图；
图3是根据本公开压缩机转子组件的一些实施例中轴承的横截面图；
图4是根据本公开压缩机转子组件的一些实施例中弹性轴承支座的纵截面图。
附图标记说明
1、弹性轴承支座；2、轴承；3、转子；4、供压部件；4-1、第一供压部件；4-2、第二供压部件；
11、支座切向供气孔；12、支座径向供气孔；13、第一径向凸块；14、第二径向凸块；15、凹槽；21、切向供气孔；22、径向供气孔；22-1、第一径向供气孔；22-2、第二径向供气孔；23、节流喷嘴。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：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、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
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说明书的一部分。
图1为根据本公开压缩机转子组件的一些实施例的横截面图。如图1所示，该实施例压缩机转子组件包括：弹性轴承支座1、轴承2、转子3以及至少两个供压部件4，其中，弹性轴承支座1用于安装定位轴承2，轴承2安装在弹性轴承支座1内；轴承2为静压气体轴承，用于支承转子3，其设有至少两个径向供气孔22；转子3安装在轴承2内；至少两个供压部件4分别与至少两个径向供气孔22连通，用于实现向轴承2腔内通气，以在转子3和轴承2之间的间隙形成压力气膜来支承转子3；至少两个供压部件4的供气压力被配置为使转子3相对于轴承2呈偏心悬浮。
在转子3转动前，至少两个供压部件4给至少两个径向供气孔22供气，使得转子3能够相对于轴承2产生如图1所示的偏心，提高了涡动出现的速度门槛，从而使转子3的工作转速更加远离涡动速度，有效地抑制在高速状态下转子3的涡动能量，提高转子3在高速运动状态下的运动稳定性，提升压缩机转子组件的可靠性。
其中，径向供气孔22是指开孔方向指向轴承2圆心的孔；转子3转动前是指转子还未开始转动的准备阶段。
在一些实施例中，至少两个供压部件4的供气压力不同，将至少两个供压部件4的供气压力配置成不同的结构形式，可以快速实现转子3相对于轴承2呈偏心悬浮的状态，易于实施。在一些实施例中，至少两个供压部件4的供气压力可调。将供压部件4的供气压力设计成可调的形式，技术人员可以在转子3相对于轴承2还未产生偏心来实时调节供气压力大小，直到产生偏心为止，方便快捷。
在一些实施例中，至少两个径向供气孔22在轴承2的周向上呈等间距设置。周向上呈等间距设置的至少两个径向供气孔22有利于从不同周向位置产生气膜作用于转子3上，易于操控来使转子3相对于轴承2产生偏心。在一些实施例中，至少两个径向供气孔22为偶数个且在轴承2的径向方向上两两相对设置，该结构形式实施例中，供压部件4对两两相对的径向供气孔22通气，使得对转子3的位置操控更加易于实现。
在一些实施例中，至少两个径向供气孔22为三个或者四个或者更多。如图1和图2所示，在一些实施例中，至少两个径向供气孔22为两个，至少两个径向供气孔22包括在竖直方向上相对设置且分别位于轴承2的顶部和底部的第一径向供气孔22-1和第二径向供气孔22-2。在这些实施例中，在竖直方向上相对设置第一径向供气孔22-1和第二径向供气孔22-2两个径向供气孔22，使得转子3上下面产生压力差，就能够实现对转子3的位置操控来产生上下偏心，结构相对于设置多个径向供气孔22的实施例而言，结构最为简单，加工方便，可实施性好。
如图1和图2所示，在一些实施例中，至少两个供压部件4包括分别与第一径向供气孔22-1和第二径向供气孔22-2连通的第一供压部件4-1和第二供压部件4-2，第一供压部件4-1的供气压力与转子3的重力之和大于或小于第二供压部件4-2的供气压力。当第一供压部件4-1的供气压力与转子3的重力之和大于第二供压部件4-2的供气压力时，转子3相对于轴承2产生如图1和图2所示的向下偏心；当第一供压部件4-1的供气压力与转子3的重力之和小于第二供压部件4-2的供气压力时，转子3相对于轴承2产生向上偏心。转子3相对于轴承2呈向下偏心悬浮或向上偏心悬浮，可实现性高，而且提高了涡动出现的速度门槛，转子3在高速运动状态下的运动稳定性好。
如图1和图3所示，在一些实施例中，轴承2设有与轴承2内周面相切的至少两个切向供气孔21，至少两个切向供气孔21的供气方向与转子3的转向相反。采用这种方式，可以很有效地消除气体的周向环流，从而抑制或消除涡动。在其他一些实施例中，至少两个切向供气孔21在轴承2的周向上均匀布置，消除气体的周向环流的效果较好。在一些实施例中，至少两个切向供气孔21为两个或者多个，如图1和图3所示，在一些实施例中，至少两个切向供气孔21为4个切向供气孔21，分别设置在轴承2内周面的上端、下端、左端和右端。实验结果表明，在该结构形式下，消除气体的周向环流的效果显著，而且易于加工，可实施性好。
结合图1～图4所示，在一些实施例中，弹性轴承支座1设有支座切向供气孔11和支座径向供气孔12，支座切向供气孔11与切向供气孔21相通，轴承2设有节流喷嘴23，支座径向供气孔12通过径向供气孔22与节流喷嘴23相通，节流喷嘴23可以对气体进行一定的加压，从而减小加压时的耗气量。
在一些实施例中，如图4所示，弹性轴承支座1外周面的轴向两侧均设有第一径向凸块13，外周面的轴向中部设有第二径向凸块14；第一径向凸块13的凸起高度大于第二径向凸块14的凸起高度，第一径向凸块13和第二径向凸块14之间形成有凹槽15。
弹性轴承支座1为弹性橡胶块结构，因此其具有一定的吸振与减震能力，采用这种结构设计可以减少弹性轴承支座1与其他零件的配合面，从而降低装配难度，并且第一径向凸块13可以提供第一道减震作用，当转子3在高速旋转时振动加大时，第一径向凸块13被压平不足以减震与吸振时，第二径向凸块14可以提供第二道减震作用，从而大大的提高轴承的减震能力，提升其运行稳定性，设计凹槽15主要目的是为了给第一径向凸块13和第二径向凸块14的变形提供一定的空间。
相应地，本公开还提供了一种上述实施例中压缩机转子组件的控制方法，包括：
通气步骤：在转子3转动的起始阶段，通过至少两个供压部件4分别向至少两个径向供气孔22通气，使转子3相对于轴承2呈偏心悬浮。
该方法的实施例中，在转子3转动的起始阶段，通过至少两个供压部件4给至少两个径向供气孔22不同的供气压力，转子3相对于轴承2产生如图1所示的偏心，提高了涡动出现的速度门槛，从而使转子3的工作转速更加远离涡动速度，有效地抑制在高速状态下转子3的涡动能量，提高转子3在高速运动状态下的运动稳定性，提升压缩机转子组件的可靠性。
其中，径向供气孔22是指开孔方向指向轴承2圆心的孔；转子3转动前是指转子还未开始转动的准备阶段。
在一些实施例中，至少两个供压部件4的供气压力可调，通气步骤还包括：
调节步骤：调节至少两个供压部件4的供气压力，直至转子3相对于轴承2呈偏心悬浮状态。
通过该实施例的方法，技术人员可以在转子3相对于轴承2还未产生偏心来实时调节供气压力大小，直到产生偏心为止，方便快捷。
上述本公开压缩机转子组件的各实施例可被应用到压缩机或者空调设备。相应的，本公开提供了一种压缩机，其包括前面任一种的压缩机转子组件实施例。相应的，本公开提供了一种空调设备，其包括前述的压缩机。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (15)
1.一种压缩机转子组件，包括：
轴承(2)，为静压气体轴承，设有至少两个径向供气孔(22)；
转子(3)，安装在所述轴承(2)内；以及
至少两个供压部件(4)，分别与所述至少两个径向供气孔(22)连通；
其中，所述至少两个供压部件(4)的供气压力被配置为使所述转子(3)相对于所述轴承(2)呈偏心悬浮。
2.根据权利要求1所述的压缩机转子组件，其中，
所述至少两个供压部件(4)的供气压力不同。
3.根据权利要求1所述的压缩机转子组件，其中，
所述至少两个供压部件(4)的供气压力可调。
4.根据权利要求1所述的压缩机转子组件，其中，
所述至少两个径向供气孔(22)在所述轴承(2)的周向上呈等间距设置。
5.根据权利要求3所述的压缩机转子组件，其中，
所述至少两个径向供气孔(22)为偶数个且在所述轴承(2)的径向方向上两两相对设置。
6.根据权利要求5所述的压缩机转子组件，其中，
所述至少两个径向供气孔(22)包括在竖直方向上相对设置且分别位于所述轴承(2)的顶部和底部的第一径向供气孔(22-1)和第二径向供气孔(22-2)。
7.根据权利要求6所述的压缩机转子组件，其中，
所述至少两个供压部件(4)包括分别与所述第一径向供气孔(22-1)和所述第二径向供气孔(22-2)连通的第一供压部件(4-1)和第二供压部件(4-2)，所述第一供压部件(4-1)的供气压力与所述转子(3)的重力之和大于或小于所述第二供压部件(4-2)的供气压力。
8.根据权利要求1所述的压缩机转子组件，其中，
所述轴承(2)设有与所述轴承(2)内周面相切的至少两个切向供气孔(21)，所述至少两个切向供气孔(21)的供气方向与所述转子(3)的转向相反。
9.根据权利要求8所述的压缩机转子组件，其中，
所述至少两个切向供气孔(21)在所述轴承(2)的周向上均匀布置。
10.根据权利要求9所述的压缩机转子组件，其中，
所述至少两个切向供气孔(21)为4个所述切向供气孔(21)，分别设置在所述轴承(2)内周面的上端、下端、左端和右端。
11.根据权利要求1所述的压缩机转子组件，还包括：
弹性轴承支座(1)；外周面的轴向两侧均设有第一径向凸块(13)，外周面的轴向中部设有第二径向凸块(14)；
其中，所述轴承(2)安装在所述弹性轴承支座(1)内，所述第一径向凸块(13)的凸起高度大于所述第二径向凸块(14)的凸起高度，所述第一径向凸块(13)和所述第二径向凸块(14)之间形成有凹槽(15)。
12.一种权利要求1所述的压缩机转子组件的控制方法，包括：
通气步骤：在所述转子(3)转动前，通过所述至少两个供压部件(4)分别向所述至少两个径向供气孔(22)通气，使所述转子(3)相对于所述轴承(2)呈偏心悬浮。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，
所述至少两个供压部件(4)的供气压力可调，所述通气步骤还包括：
调节步骤：调节所述至少两个供压部件(4)的供气压力，直至所述转子(3)相对于所述轴承(2)呈偏心悬浮状态。
14.一种压缩机，包括权利要求1～11任一所述的压缩机转子组件。
15.一种空调设备，包括权利要求14所述的压缩机。
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| WO2023087730A1 (zh) * | 2021-11-19 | 2023-05-25 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 压缩机及制冷系统 |
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2020
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| CN114251364B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-11-24 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 压缩机及用于压缩机轴承-转子系统的控制方法 |
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