CN113107871A - 压缩机及空调设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩机及空调设备，其中，压缩机包括：壳体(12)，壳体(12)内设有第一腔(A)和第二腔(B)；定子(3)，设在第一腔(A)内，且定子(3)沿轴向设有第一通孔(32)；转子(2)，穿设在第一通孔(32)内；和轴向轴承(10)，设在第二腔(B)内，用于承载转子(2)受到的轴向力；其中，第一腔(A)和第二腔(B)之间是流体隔离的。此种结构既能对电机充分冷却，又能防止电机冷却过程中积存于第一腔底部的液态冷媒进入第二腔，以免过量的液态冷媒影响轴向轴承的性能，从而使轴向轴承有效地平衡转子受到的轴向力，提高转子工作的稳定性。

Description

压缩机及空调设备

技术领域

本发明涉及空气压缩设备技术领域，尤其涉及一种压缩机及空调设备。

背景技术

离心式制冷压缩机属于高速度型压缩机，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。常规转子使用的轴承主要有滚动轴承、油膜轴承、磁悬浮轴承，而对于气悬浮压缩机主要使用气体进行支撑。其工作原理是利用转子在高速旋转过程中，轴承与转子之间自动形成气膜，对转子进行支撑。

发明人所知晓的一种相关技术是将轴承腔与电机腔连通设计，以将电机腔的冷媒引至轴承腔，为气体轴承的工作供气。此种结构存在如下问题：如果冷媒量过少会导致电机冷却不充分，若果冷媒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，轴承会被液态冷媒浸没，导致气体轴承难以形成稳定的气膜，使转子的工作稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是提出一种压缩机及空调设备，能够提高压缩机中转子的工作稳定性。

根据本发明的第一方面，提出一种压缩机，包括：

壳体，壳体内设有第一腔和第二腔；

定子，设在第一腔内，且定子沿轴向设有第一通孔；

转子，穿设在第一通孔内；和

轴向轴承，设在第二腔内，用于承载转子受到的轴向力；

其中，第一腔和第二腔之间是流体隔离的。

在一些实施例中，壳体上设有第一排液口和第二排液口，第一排液口与第一腔连通，第二排液口与第二腔连通。

在一些实施例中，压缩机还包括：

径向轴承，沿轴向设在轴向轴承与定子之间；

支承部件，用于通过径向轴承对转子进行支撑，支承部件与壳体连接，且支承部件的一侧与壳体形成第一腔，支承部件的另一侧与壳体形成第二腔。

在一些实施例中，压缩机还包括：

径向轴承，沿轴向设在轴向轴承与定子之间，用于支撑转子；和

密封件，套设在转子上，且位于径向轴承沿轴向靠近定子的一侧，密封件被构造成与转子之间是密封的。

在一些实施例中，密封件沿轴向设有第二通孔，第二通孔的侧壁上沿轴向间隔设有多个凹槽。

在一些实施例中，压缩机还包括：

支承部件，与壳体连接，用于通过径向轴承对转子进行支撑；

扩压器；和

推力盘，与转子固定，且沿轴向位于扩压器与支承部件之间，推力盘沿轴向的至少一侧设有轴向轴承；

其中，壳体、转子、密封件和支承部件之间围合形成第一腔，壳体、扩压器和支承部件之间围合形成第二腔。

在一些实施例中，压缩机还包括：

支承部件，与壳体连接，用于通过径向轴承对转子进行支撑；

其中，密封件固定于支承部件，且用于对径向轴承进行止推。

在一些实施例中，支承部件朝向定子的端面上设有环形凹槽，密封件包括：

第一部，抵靠在径向轴承和支承部件的端部；和

第二部，呈环形结构，连接在第一部沿轴向远离定子的一端，第二部的内侧壁与环形凹槽沿径向靠内的侧壁配合。

在一些实施例中，第二部的外侧壁与环形凹槽沿径向靠外的侧壁配合。

在一些实施例中，密封件包括：

第一部，抵靠在径向轴承的端部；和

第三部，第三部的一端与第一部连接，且与第一部共同套设在转子上，第三部的另一端沿靠近定子的方向延伸。

根据本发明的第二方面，提出一种空调设备，包括上述实施例的压缩机。

基于上述技术方案，本发明实施例的压缩机，在壳体内设有第一腔和第二腔，定子设在第一腔内，轴向轴承设在第二腔内，第一腔和第二腔之间是流体隔离的。当发生吸气带液或电机冷却气化不充分等情况时，此种结构可防止积存于第一腔底部的液态冷媒随气态冷媒进入第二腔，以免过量的液态冷媒影响轴向轴承的性能，从而使轴向轴承有效地平衡转子受到的轴向力，提高转子工作的稳定性。

附图说明

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

图1为本发明压缩机的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明压缩机的另一个实施例的结构示意图；

图3为本发明压缩机的再一个实施例的结构示意图；

图4为图1的I处放大图。

附图标记说明

1、压缩机外壳；2、转子；3、定子；4、支承部件；5、径向轴承；6、一级扩压器；6’、二级扩压器；7、叶轮；8、密封件；9、推力盘；10、轴向轴承；

11、第一蜗壳；12、壳体；13、第二蜗壳；121、第一排液口；122、第二排液口；123、导向槽；31、孔；32、第一通孔；41、环形凹槽；81、第一部；82、第二部；83、凹槽；831、第一侧壁；832、第二侧壁；84、延伸部；85、第三部；811、第二通孔；91、推力部；92、连接部。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

为了便于描述本发明的改进点，下面下先以离心压缩机为例，对其整体结构进行说明。当然，压缩机也可以是螺杆压缩机或活塞压缩机等。

如图1所示，以两级离心式压缩机为例，包括压缩机外壳1、转子2和定子3。转子2和定子3形成电机，设在压缩机外壳内，定子3为回转类零件，其上设有绕组，并通过紧配合固定于压缩机外壳上，以通过产生磁场使转子2高速旋转。定子3上沿轴向设有第一通孔31，转子2穿设在第一通孔31内，定子3可位于转子2沿轴向的中间区域，转子2与定子3间隙配合。

压缩机外壳1为不规则腔体零件，可通过铸造形成，主要对定子3和轴承座起到起支撑和固定作用。压缩机外壳1可包括：第一蜗壳11、壳体12和第二蜗壳13，第一蜗壳11和第二蜗壳13分别设在壳体12沿轴向的两端。定子3与壳体12紧配合。壳体12可呈圆筒状结构，转子2设在壳体12的中心位置，转子2的两端分别设置一个叶轮7，叶轮7的内端设置扩压器。叶轮7高速旋转时，气体随着旋转，在离心力作用下，气体被甩到后扩压器中进行扩压，将叶轮7出口介质的速度能转化为压力能，压力提高后的气体从蜗壳排出。

扩压器包括一级扩压器6和二级扩压器6’，此种两级离心式压缩机的工作原理为：在压缩机工作过程中转子2高速旋转，气体通过左侧的叶轮7进入一级扩压器6中，气体经过一级压缩后进入第一蜗壳11中，第一蜗壳11上的排气通道将压缩气体引导至进入右侧叶轮中，经过右侧叶轮7的离心作用后进入二级扩压器6’中，气体经过二级压缩后进入第二蜗壳13中，并通过第二蜗壳13上的排气通道排出压缩机。

在此基础上，如图1所示，壳体12内设有第一腔A和第二腔B，定子3设在第一腔A内，且定子3沿轴向设有第一通孔32，转子2穿设在第一通孔32内，第一腔A即上述提到的电机腔。由于叶轮7在工作过程中对冷媒做功时，出气口压力大于进气口压力，该压差会产生轴向力，压缩机还可包括轴向轴承10，位于第二腔B内，用于承载转子2受到的轴向力，第二腔B作为轴向轴承10的轴承腔。例如，轴向轴承10可以为气体轴承、磁悬浮轴承或滚动推力轴承等。其中，第一腔A和第二腔B之间是流体隔离的。

离心压缩机大多采用蒸发式或者喷液式冷却电机，为了在压缩机工作过程中对定子3进行冷却，在壳体12的内侧壁上设置螺旋形的导向槽123，以将冷媒从定子3第一侧的第一腔A引导至第二侧的第一腔A，从而在流动过程中对定子3冷却。对定子3冷却后形成的气态冷媒从定子3与转子2之间的间隙返回，以对转子2进行冷却。对定子3冷却后未完全气化的液态冷媒可通过沿轴向开设在定子3上的孔31返回到第一侧的第一腔A。

如果冷媒量过少会导致电机冷却不充分，为了保证电机冷却充分，需要通入足量的冷媒，这样有可能在第一腔A底部积存液态冷媒。由于第一腔A和第二腔B之间是流体隔离的，可防止第一腔A中的液态冷媒进入第二腔B中，以免过量的液态冷媒影响轴向轴承的性能，从而使轴向轴承有效地平衡转子受到的轴向力，提高转子工作的稳定性。这样，既能解决电机运行温度高的问题，又能防止冷却电机后未气化的液态冷媒影响轴向轴承10的工作性能。

例如，轴向轴承10包括轴向气体轴承，可以是静压气体轴承或动压气体轴承，当轴向气体轴承被液态冷媒浸没时，在工作间隙内难以形成稳定的气膜，使转子2和轴向轴承10之间发生碰撞摩擦。通过将第一腔A和第二腔B之间流体隔离，且定子3和轴向轴承10分别设在第一腔A和第二腔B，可防止第一腔A中的液态冷媒浸没轴向气体轴承，可在工作间隙内形成稳定的气膜，有效地平衡转子受到的轴向力，提高转子工作的稳定性。

当轴向轴承10包括动压气体轴承时，由于第一腔A和第二腔B之间是流体隔离的，难以将第一腔A内的气态冷媒引入到第二腔B内为轴向轴承10供气，这时轴向轴承10的供气主要来源于轴向轴承10的上游部件之间的间隙泄漏的气体。

轴向轴承10上游的部件主要为扩压器，由于该处气体受到叶轮7压缩温度稍高，充满在第二腔B，可以保证轴向轴承10在适合的温度下工作。由于泄漏气体需要承载转子2运行时受到的轴向力，会导致气体温度进一步升高，可气化掉第一腔A通过与支承部件4与壳体12安装间隙泄漏到第二腔B内的少量液态冷媒，从而消耗自身气体的热量，使整个第二腔B内的温度稳定在轴向轴承10所需的工作温度。

如图1所示，壳体12上设有第一排液口121和第二排液口122，第一排液口121与第一腔A连通，用于排出第一腔A内的液态冷媒；第二排液口122与第二腔B连通，用于排出第二腔B内的液态冷媒。排出的液态冷媒可补充到压力较低的蒸发器中。

此种结构能够及时地排出第一腔A和第二腔B中的液态冷媒，防止第一腔A中积存较多的液态冷媒，以免转子2在转动时搅动液体形成阻力，还可防止第一腔A中的液态冷媒通过零件之间的配合间隙进入第二腔B中影响轴向轴承10的工作性能，并防止第二腔B中积存较多的液态冷媒影响轴向轴承10的工作性能。而且，当压缩机用于空调设备中时，可提高冷媒的利用率。而现有技术中只设置一个排液口。

较优地，第一排液口121设在壳体12上与第一腔A对应的区域，第二排液口122设在壳体12上与第二腔B对应的区域，这样可简化排液口的结构。可选地，第一排液口121和第二排液口122也可设在壳体12上的任意位置，并通过在壳体12内开设引流通道使第一排液口121和第二排液口122分别与第一腔A和第二腔B连通。

如图1所示，本发明的压缩机还可包括径向轴承5和支撑部件。其中，径向轴承5沿轴向设在轴向轴承10与定子3之间，用于支撑转子2，例如在转子2的两端分别设置径向轴承。支承部件4用于通过径向轴承5对转子2进行支撑，支承部件4与壳体12连接，且支承部件4的一侧与壳体12形成第一腔A，支承部件4的另一侧与壳体12形成第二腔B。例如，径向轴承5可以为气体轴承、磁悬浮轴承或滚动推力轴承等。

通过设置支承部件4，不仅能够对径向轴承5起到支撑作用，也便于通过支承部件4与壳体12的连接将壳体12内的空间分为第一腔A和第二腔B，结构简单，还利于提高第一腔A和第二腔B之间的流体隔离程度。

例如，径向轴承5包括径向气体轴承，可以是静压气体轴承或动压气体轴承。例如，动压气体轴承工作原理是利用高速旋转的转子2，在径向轴承5与转子2之间的楔形区域内形成具有刚度的支撑气膜。当径向气体轴承被第一腔A内的液态冷媒浸没时，在工作间隙内难以形成稳定的气膜，使转子2和径向轴承5之间发生碰撞摩擦。为此，本发明的压缩机还可包括密封件8，套设在转子2上，且位于径向轴承5沿轴向靠近定子3的一侧，密封件8被构造成与转子2之间是密封的，即密封件8与转子2之间形成动密封。例如，密封件8可采用橡胶或氟塑料等制成。

径向轴承5的供气主要来源于两部分：一是第二腔B的间隙泄漏出的气体，该部分气体为主要来源；二是第一腔A中对电机冷却时形成的气体，气体可通过密封件8与转子2之间的间隙到达径向轴承5。

在第一腔A内的气态冷媒通过密封件8与转子2之间的间隙到达径向轴承时，可尽量去除气态冷媒中夹杂的液态冷媒，防止第一腔A中电机冷却过程中未气化的液态冷媒浸没径向轴承5，可在径向轴承5与转子2的工作间隙内形成稳定的气膜，从而提高转子2工作的稳定性，并提高径向轴承5对转子2的承载能力，防止转子2和轴向轴承10之间发生碰撞摩擦。另外，也可防止第一腔A中的固体杂质进入径向轴承5的工作间隙中，提高径向轴承5工作的可靠性和使用寿命。

第一腔A中的气体在通过密封件8和转子2之间的间隙到达径向轴承5时，也会残留少量液态冷媒，在通过密封件8进入径向轴承5时会节流降温，与第二腔B泄漏的高温气体混合，可维持径向轴承5工作所需的温度，气化掉径向轴承5中的液态冷媒，使径向轴承形成稳定的工作气膜。

如图4所示，密封件8沿轴向设有第二通孔811，第二通孔811的侧壁上沿轴向间隔设有多个凹槽83，形成梳齿密封结构，可减少第一腔A内的液态冷媒通过密封件8与转子2之间的间隙进入径向轴承的工作间隙。具体地，凹槽83可呈梯形，凹槽83的第一侧壁831为斜面，第二侧壁832垂直于转子2的轴线。此种结构能够更进一步地增加密封件8与转子2之间的密封性，使径向轴承5与转子2的工作间隙内形成稳定的气膜。

如图1所示，本发明的压缩机为离心压缩机，还包括：扩压器，与壳体12连接；和推力盘9，与转子2固定，且沿轴向位于扩压器与支承部件4之间，推力盘9包括沿轴向连接的推力部91和连接部92，推力部91沿轴向的至少一侧设有轴向轴承10，轴向轴承10与推力部91之间具有轴向的工作间隙。扩压器上设有第三通孔，连接部92穿过第三通孔。

在图1中，两个轴向轴承10均位于转子2的一端，其中一个轴向轴承10固定在一级扩压器6朝向推力部91的一端，另一个轴向轴承10固定在支承部件4朝向推力部91的一端。

此种结构将轴向轴承10设在转子2的一端，只需在转子2的一端设置推力盘9和轴向轴承10，可缩短压缩机的轴向长度，并简化压缩机内部结构；而且，由于转子2在工作过程中受到的轴向力方向不确定，在推力部91的两侧分别设置一个轴向轴承10，能够同时承载转子2受到的两个方向的轴向力，防止转子2发生轴向偏载，保证压缩机全工况运行和反转时运行稳定可靠性，并提高压缩机中轴向轴承的使用寿命。其中，压缩机运行工况是指压缩机所在系统的蒸发温度和冷凝温度，全工况即指压缩机在一定蒸发温度范围和冷凝温度范围内工作，压缩机停机时，由于排气压力高于吸气压力，会出现停机后反转情况。

可选地，在转子2的两端分别设置一个轴向轴承10，用于分别承载转子2受到的两个方向的轴向力，这种结构需要在转子2的两端均设置推力盘9。

在该实施例的基础上，壳体12、转子2、密封件8和支承部件4之间围合形成第一腔A，定子3设在第一腔A内；壳体12、扩压器和支承部件4之间围合形成第二腔B，轴向轴承10设在第二腔B内。

如图1所示，本发明的压缩机还可包括：支承部件4，与壳体12连接，用于通过径向轴承5对转子2进行支撑；其中，密封件8固定于支承部件4，且用于对径向轴承5进行止推。例如，密封件8可抵靠在径向轴承5和支承部件4靠近定子3的端面上，并通过紧固件等固定，或者密封件8也可通过紧配合与支承部件4固定。此种结构能够将密封件8牢固地固定，提高密封效果，并且能够对径向轴承5可靠限位。

具体地，如图1所示，支承部件4朝向定子3的端面上设有环形凹槽41，可减轻支承部件4的重量，密封件8包括：第一部81，抵靠在径向轴承5和支承部件4的端部；和第二部82，呈环形结构，连接在第一部81沿轴向远离定子3的一端，第二部82的内侧壁与环形凹槽41沿径向靠内的侧壁配合。

此种结构将支承部件4位于环形凹槽41径向内侧的部分嵌入环形的第二部82内，可对密封件8进行周向定位，以使周向各处保持均匀的密封间隙，优化密封效果；而且，能够更可靠地将密封件8固定于支承部件4上，防止密封件8在转子工作过程中发生晃动。

在图1所示的结构中，第二部82的外侧壁与环形凹槽41沿径向靠外的侧壁之间具有间隙。此种结构能够减小密封件8的体积。

在图2所示的结构中，第二部82的外侧壁与环形凹槽41沿径向靠外的侧壁配合。此种结构能够使密封件8嵌合在环形凹槽41内，便于定位，还可将环形凹槽41封闭，以提高冷媒利用率。或者进一步地，如图2中转子2右侧的密封件8，在第二部82靠近定子3的一端设有延伸部84，延伸部84可沿径向向外延伸至与壳体12的内侧壁抵接，以获得更优的定位效果。

如图3所示，为了进一步提高密封效果，密封件8包括：第一部81，抵靠在径向轴承5和支承部件4的端部；和第三部85，第三部85的一端与第一部81连接，且与第一部81共同套设在转子2上，第三部85的另一端沿靠近定子3的方向延伸。与图1相同地，也可设置第二部82。

此种结构能够延长密封件8与转子2之间的密封路径，从而优化密封效果；而且，还能使密封件8更稳定地与转子2接触，防止密封件8发生倾斜。例如，可在第一部81和第三部85对应的整个长度段上均沿轴向间隔设置凹槽83，以形成梳齿密封结构。

在上述的各实施例中，转子2的两端分别设有一个径向轴承5，每个径向轴承5均通过支承部件4与壳体12连接。为了便于加工，壳体12和两个支承部件4可采用分体设计，在生产量较少时，可通过机床直接加工出壳体12和支承部件4，省去铸造费用；而且有利于定子3和径向轴承5的装配，可防止在轴向装入零件时对配合表面造成划痕。

其次，本发明还提供了一种空调设备，空调设备包括制冷循环系统，压缩机中的冷媒来源于制冷循环系统中的冷媒。空调设备包括冷凝器、蒸发器和压缩机形成的制冷循环系统。

以上对本发明所提供的一种压缩机及空调设备进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种压缩机，其特征在于，包括：

壳体(12)，所述壳体(12)内设有第一腔(A)和第二腔(B)；

定子(3)，设在所述第一腔(A)内，且所述定子(3)沿轴向设有第一通孔(32)；

转子(2)，穿设在所述第一通孔(32)内；和

轴向轴承(10)，设在所述第二腔(B)内，用于承载所述转子(2)受到的轴向力；

其中，所述第一腔(A)和所述第二腔(B)之间是流体隔离的。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述壳体(12)上设有第一排液口(121)和第二排液口(122)，所述第一排液口(121)与所述第一腔(A)连通，所述第二排液口(122)与所述第二腔(B)连通。

3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，还包括：

径向轴承(5)，沿轴向设在所述轴向轴承(10)与所述定子(3)之间；

支承部件(4)，用于通过所述径向轴承(5)对所述转子(2)进行支撑，所述支承部件(4)与所述壳体(12)连接，且所述支承部件(4)的一侧与所述壳体(12)形成所述第一腔(A)，所述支承部件(4)的另一侧与所述壳体(12)形成所述第二腔(B)。

4.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，还包括：

径向轴承(5)，沿轴向设在所述轴向轴承(10)与所述定子(3)之间，用于支撑所述转子(2)；和

密封件(8)，套设在所述转子(2)上，且位于所述径向轴承(5)沿轴向靠近所述定子(3)的一侧，所述密封件(8)被构造成与所述转子(2)之间是密封的。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述密封件(8)沿轴向设有第二通孔(811)，所述第二通孔(811)的侧壁上沿轴向间隔设有多个凹槽(83)。

6.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，还包括：

支承部件(4)，与所述壳体(12)连接，用于通过所述径向轴承(5)对所述转子(2)进行支撑；

扩压器(6；6’)；和

推力盘(9)，与所述转子(2)固定，且沿轴向位于所述扩压器(6；6’)与所述支承部件(4)之间，所述推力盘(9)沿轴向的至少一侧设有所述轴向轴承(10)；

其中，所述壳体(12)、所述转子(2)、所述密封件(8)和所述支承部件(4)之间围合形成第一腔(A)，所述壳体(12)、所述扩压器(6；6’)和所述支承部件(4)之间围合形成所述第二腔(B)。

7.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，还包括：

支承部件(4)，与所述壳体(12)连接，用于通过所述径向轴承(5)对所述转子(2)进行支撑；

其中，所述密封件(8)固定于所述支承部件(4)，且用于对所述径向轴承(5)进行止推。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述支承部件(4)朝向所述定子(3)的端面上设有环形凹槽(41)，所述密封件(8)包括：

第一部(81)，抵靠在所述径向轴承(5)和所述支承部件(4)的端部；和

第二部(82)，呈环形结构，连接在所述第一部(81)沿轴向远离所述定子(3)的一端，所述第二部(82)的内侧壁与所述环形凹槽(41)沿径向靠内的侧壁配合。

9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述第二部(82)的外侧壁与所述环形凹槽(41)沿径向靠外的侧壁配合。

10.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述密封件(8)包括：

第一部(81)，抵靠在所述径向轴承(5)的端部；和

第三部(85)，所述第三部(85)的一端与所述第一部(81)连接，且与所述第一部(81)共同套设在所述转子(2)上，所述第三部(85)的另一端沿靠近所述定子(3)的方向延伸。

11.一种空调设备，其特征在于，包括权利要求1～10任一所述的压缩机。

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