CN114810673B - 一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统 - Google Patents

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Abstract

一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统，包括壳体、定子和主轴，壳体内设有冷却水道，壳体内靠近冷却水道的位置设有第一通道和第二通道，第一通道的一端依次经设在二级轴承座、二级扩压器、二级蜗壳内的第一通孔与二级蜗道相连通，第一通道的另一端通过设在壳体内的连通槽与第二通道的一端相连通，第二通道的另一端经设在二级轴承座内的第二通孔与二级轴承座、二级扩压器之间的空腔相连通；所述一级蜗道经设在一级扩压器内的第三通孔与一级轴承座、一级扩压器之间的空腔相连通。冷却气体在内部压力大，循环速度快，单位时间内冷却效率高，冷却效果好，内部热量可及时排出不会形成热量堆积，避免了出现因内部温度过高导致被迫停机的情况。

Description

一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统
技术领域：
本发明涉及一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统。
背景技术：
目前发展新能源燃料电池汽车被认为是交通能源动力转型的重要环节，为了保障燃料电池发动机正常工作，发动机一般需要氢气供应子系统、空气供应子系统和循环水冷却管理子系统等辅助系统，大量的研究表明，高压、大流量的空气供应对提高现有燃料电池发动机的功率输出具有明显的效果。因此，一般空气进入发动机之前，要对进气进行增压，离心式空压机就是实现该目标的一种能量转换装置，是燃料电池发动机空气供应系统的重要零部件之一。
目前的高速离心压缩机，其结构主要包括壳体、定子和主轴，壳体两端内侧分别安装用于支撑主轴的一级轴承座和二级轴承座，电机壳体两端外侧分别安装一级扩压器和二级扩压器，主轴两端穿出一级扩压器和二级扩压器分别安装一级蜗轮和二级蜗轮，一级蜗轮和二级蜗轮外安装有一级蜗壳和二级蜗壳。工作时，主轴转速超过10000r/min，由于其转速很高，工作时内部会产生大量的热量，这些热量如果不及时排出形成热量堆积，会出现因内部温度过高导致被迫停机的情况。现在一般都通过外部水冷和内部风冷两种形式对离心压缩机进行降温，其中，内部风冷形式要求离心压缩机内部零件具有导风功能，在内部形成供空气行进的合理的导通路线才能对各部件进行充分降温，如公开号为CN112879353A，名称为一种高速离心压缩机回流风冷系统的中国发明专利申请，其公开了一种内部风冷结构，其冷却风源是从一级蜗道进入内部，在内部各部件之间循环冷却后，从壳体上的小孔排放到壳体外。上述专利虽然在高速离心压缩机内部风冷领域有了突破性的进展，但是由于其冷却风源是从一级蜗道引入，一级蜗道内的气体压力相对较小，导致冷却气体在内部循环速度相对较慢，单位时间内冷却效率相对较低，在高速离心压缩机长时间运行时，满足不了内部各部件的冷却需求。
综上，高速离心压缩机的内部风冷结构设计问题，已成为行业内亟需解决的技术难题。
发明内容：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统，解决了以往的内部冷却气体压力小、循环速度慢、单位时间内冷却效率低的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统，包括壳体、定子和主轴，壳体两端内侧分别安装用于支撑主轴的一级轴承座和二级轴承座，壳体两端外侧分别安装一级扩压器和二级扩压器，主轴两端穿出一级扩压器和二级扩压器分别安装一级蜗轮和二级蜗轮，一级蜗轮和二级蜗轮外安装有一级蜗壳和二级蜗壳，一级蜗壳内设有一级蜗道，二级蜗壳内设有二级蜗道，所述壳体内设有冷却水道，所述壳体内靠近冷却水道的位置设有第一通道和第二通道，所述第一通道的一端依次经设在二级轴承座、二级扩压器、二级蜗壳内的第一通孔与二级蜗道相连通，第一通道的另一端通过设在壳体内的连通槽与第二通道的一端相连通，第二通道的另一端经设在二级轴承座内的第二通孔与二级轴承座、二级扩压器之间的空腔相连通；所述一级蜗道经设在一级扩压器内的第三通孔与一级轴承座、一级扩压器之间的空腔相连通。
所述冷却水道用于对第一通道和第二通道内的高压气体进行降温。
所述二级蜗道内的高压气体经第一通孔进入第一通道，再经连通槽进入第二通道，第二通道内的高压气体经第二通孔进入二级轴承座、二级扩压器之间的空腔，再经定子和主轴之间的间隙进入一级轴承座、一级扩压器之间的空腔，最后经第三通孔排入一级蜗道。
所述一级轴承座和一级扩压器之间安装有止推盘，止推盘的两侧分别设有止推空气轴承。
所述一级轴承座和二级轴承座与主轴之间安装有径向空气轴承。
本发明采用上述方案，具有以下优点：
通过在壳体内设置第一通道、连通槽和第二通道，二级蜗道内的高压气体进入第一通道和第二通道内，通过壳体内的冷却水道进行降温，形成高压冷却风源，可对高速离心压缩机内的两个径向空气轴承、主轴及定子、两个止推空气轴承进行降温，冷却气体在内部压力大，循环速度快，单位时间内冷却效率高，冷却效果好，内部热量可及时排出不会形成热量堆积，避免了出现因内部温度过高导致被迫停机的情况。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中的A-A剖视结构示意图。
图3为图1中的B-B剖视结构示意图。
图4为本发明壳体的立体结构示意图。
图5为本发明壳体的剖视结构示意图。
图中，1、壳体，2、定子，3、主轴，4、一级轴承座，5、二级轴承座，6、一级扩压器，7、二级扩压器，8、一级蜗轮，9、二级蜗轮，10、一级蜗壳，11、二级蜗壳，12、一级蜗道，13、二级蜗道，14、冷却水道，15、第一通道，16、第二通道，17、第一通孔，18、连通槽，19、第二通孔，20、第三通孔，21、止推盘，22、止推空气轴承，23、径向空气轴承。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-5所示，一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统，包括壳体1、定子2和主轴3，壳体1两端内侧分别安装用于支撑主轴3的一级轴承座4和二级轴承座5，壳体1两端外侧分别安装一级扩压器6和二级扩压器7，主轴3两端穿出一级扩压器6和二级扩压器7分别安装一级蜗轮8和二级蜗轮9，一级蜗轮8和二级蜗轮9外安装有一级蜗壳10和二级蜗壳11，一级蜗壳10内设有一级蜗道12，二级蜗壳11内设有二级蜗道13，所述壳体1内设有冷却水道14，所述壳体1内靠近冷却水道14的位置设有第一通道15和第二通道16，所述第一通道15的一端依次经设在二级轴承座5、二级扩压器7、二级蜗壳11内的第一通孔17与二级蜗道13相连通，第一通道15的另一端通过设在壳体1内的连通槽18与第二通道16的一端相连通，第二通道16的另一端经设在二级轴承座5内的第二通孔19与二级轴承座5、二级扩压器7之间的空腔相连通；所述一级蜗道12经设在一级扩压器6内的第三通孔20与一级轴承座4、一级扩压器6之间的空腔相连通。
所述冷却水道14用于对第一通道15和第二通道16内的高压气体进行降温。
所述二级蜗道13内的高压气体经第一通孔17进入第一通道15，再经连通槽18进入第二通道16，第二通道16内的高压气体经第二通孔19进入二级轴承座5、二级扩压器7之间的空腔，再经定子2和主轴4之间的间隙进入一级轴承座4、一级扩压器6之间的空腔，最后经第三通孔20排入一级蜗道12。
所述一级轴承座4和一级扩压器6之间安装有止推盘21，止推盘21的两侧分别设有止推空气轴承22。
所述一级轴承座4和二级轴承座5与主轴3之间安装有径向空气轴承23。
工作原理：
工作时，主轴带动一级蜗轮8和二级蜗轮9同步旋转，一级蜗壳10上设有进气口，气体从进气口进入一级蜗道12，经一级蜗轮8进行一级增压后，从连通管进入二级蜗道13，再经二级蜗轮9进行二级增压后，最后从排气口排出。由于二级蜗道13内的气体压力高于一级蜗道12内的气体压力，因此，二级蜗道13内的高压气体经第一通孔17进入第一通道15，再经连通槽18进入第二通道16，第一通道15和第二通道16内的高压气体通过冷却水道14进行降温，形成高压冷却风源，第二通道16内的高压气体再经第二通孔19进入二级轴承座5、二级扩压器7之间的空腔，随后依次经过二级轴承座5内的径向空气轴承23、定子2和主轴3之间的间隙、一级轴承座4内的径向空气轴承23进入一级轴承座4、一级扩压器6之间的空腔，再经过止推盘21两侧的止推空气轴承22，最后从第三通孔20排入一级蜗道12循环再利用。冷却气体依次对二级轴承座5内的径向空气轴承23、定子2和主轴3、一级轴承座4内的径向空气轴承23、止推盘21两侧的止推空气轴承22进行降温，冷却气体在内部压力大，循环速度快，单位时间内冷却效率高，冷却效果好，内部热量可及时排出不会形成热量堆积，避免了出现因内部温度过高导致被迫停机的情况。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统，包括壳体、定子和主轴，壳体两端内侧分别安装用于支撑主轴的一级轴承座和二级轴承座，壳体两端外侧分别安装一级扩压器和二级扩压器，主轴两端穿出一级扩压器和二级扩压器分别安装一级蜗轮和二级蜗轮，一级蜗轮和二级蜗轮外安装有一级蜗壳和二级蜗壳，一级蜗壳内设有一级蜗道，二级蜗壳内设有二级蜗道，其特征在于：所述壳体内设有冷却水道，所述壳体内靠近冷却水道的位置设有第一通道和第二通道，所述第一通道的一端依次经设在二级轴承座、二级扩压器、二级蜗壳内的第一通孔与二级蜗道相连通，第一通道的另一端通过设在壳体内的连通槽与第二通道的一端相连通，第二通道的另一端经设在二级轴承座内的第二通孔与二级轴承座、二级扩压器之间的空腔相连通；所述一级蜗道经设在一级扩压器内的第三通孔与一级轴承座、一级扩压器之间的空腔相连通；
二级蜗道内的高压气体经第一通孔进入第一通道，再经连通槽进入第二通道，第一通道和第二通道内的高压气体通过冷却水道进行降温，形成高压冷却风源，第二通道内的高压气体再经第二通孔进入二级轴承座、二级扩压器之间的空腔，随后依次经过二级轴承座内的径向空气轴承、定子和主轴之间的间隙、一级轴承座内的径向空气轴承进入一级轴承座、一级扩压器之间的空腔，再经过止推盘两侧的止推空气轴承，最后从第三通孔排入一级蜗道循环再利用；冷却气体依次对二级轴承座内的径向空气轴承、定子和主轴、一级轴承座内的径向空气轴承、止推盘两侧的止推空气轴承进行降温，冷却气体在内部压力大，循环速度快，单位时间内冷却效率高。
2.根据权利要求1所述的一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统，其特征在于：所述一级轴承座和一级扩压器之间安装有止推盘，止推盘的两侧分别设有止推空气轴承。
3.根据权利要求1所述的一种高速离心压缩机二级压缩回流内循环风冷系统，其特征在于：所述一级轴承座和二级轴承座与主轴之间安装有径向空气轴承。
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