CN116357609A - 压缩机及冷水机组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及压缩机技术领域，公开一种压缩机，包括：主轴，其轴身上套设有气浮轴承组件；叶轮组件，包括多级的压缩叶轮；所述压缩叶轮套设于所述主轴，且相邻的两个所述压缩叶轮之间通过一条中间通道相连通，最后一级的所述压缩叶轮通过排气通道向外部排出经过多级增压后的气体；供气组件，包括供气叶轮和供气腔；所述供气叶轮套设于所述主轴，且其进气端连通于所述排气通道，其出气端连通于所述供气腔；并且，所述供气腔连通于所述气浮轴承组件；这样，所述排气通道内一部分气体排出至外部、另一部分气体输送至所述供气叶轮，所述供气叶轮向所述供气腔输送气体，所述供气腔向所述气浮轴承组件输送气体。本申请还公开一种冷水机组。

Description

压缩机及冷水机组

技术领域

本申请涉及压缩机技术领域，例如涉及一种压缩机及冷水机组。

背景技术

压缩机是制冷领域的关键构件，压缩机的轴承包括油润滑轴承和悬浮轴承，悬浮轴承又包括磁悬浮轴承和气悬浮轴承。采用气悬浮轴承需要通过一套供气系统向轴承内供气，从而起到润滑和支撑转子的作用。因此供气系统的稳定性和可靠性直接关系到压缩机的性能。

相关技术公开了一种压缩机，其气浮轴承通过外部供气设备供气，外部供气设备通过齿轮泵从蒸发器或冷凝器中抽取一定量的冷媒液进入供气罐，供气罐中设置有电加热装置，电加热装置加热液体冷媒，让液体冷媒气化然后压缩为高压气体从而供气。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

压缩机工作时需要外部供气设备持续不断地向气浮轴承供气，由于外部供气设备的结构复杂，一旦有一个部件发生故障，外部供气设备就会失效，造成压缩机故障停机，故可靠性较低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种压缩机及冷水机组，解决了气浮轴承持续采用外部供气设备供气而导致的可靠性较低的问题。

在一些实施例中，所述压缩机包括：

主轴，其轴身上套设有气浮轴承组件；

叶轮组件，包括多级的压缩叶轮；所述压缩叶轮套设于所述主轴，且相邻的两个所述压缩叶轮之间通过一条中间通道相连通，最后一级的所述压缩叶轮通过排气通道向外部排出经过多级增压后的气体；

供气组件，包括供气叶轮和供气腔；所述供气叶轮套设于所述主轴，且其进气端连通于所述排气通道，其出气端连通于所述供气腔；并且，所述供气腔连通于所述气浮轴承组件；

这样，所述排气通道内一部分气体排出至外部、另一部分气体输送至所述供气叶轮，所述供气叶轮向所述供气腔输送气体，所述供气腔向所述气浮轴承组件输送气体。

可选地，所述供气组件还包括：

辅助通道，其第一端连通于所述供气腔，其第二端连通于外部供气设备；所述辅助通道用于向所述供气腔供气。

可选地，所述辅助通道设有第一流量阀；所述压缩机还包括：

第一检测装置，用于检测所述供气腔的第一压力和所述供气叶轮的出气端的第二压力；

第一控制器，电连接于所述第一检测装置和所述第一流量阀，用于接收所述第一检测装置的压力信息；

所述第一控制器根据所述第一压力和所述第二压力控制所述第一流量阀的状态。

可选地，所述压缩机的启动阶段，在所述第一压力和所述第二压力均小于预设压力范围的情况下，所述第一控制器控制所述第一流量阀开启；

并且，随着所述第二压力逐渐增大至预设压力范围内时，所述第一控制器控制所述第一流量阀关闭。

可选地，所述压缩机的停机阶段，在所述第二压力小于预设压力范围的情况下，所述第一控制器控制所述第一流量阀开启预设时间；

并且，在所述预设时间内通过所述辅助通道使所述第一压力位于所述预设压力范围内。

可选地，所述第一流量阀开启预设时间后，所述第一控制器控制所述第一流量阀的流量逐渐减小至关闭。

可选地，所述排气通道通过一条连接通道连通于所述供气叶轮的进气端；

并且，每一所述中间通道也通过一条连接通道连通于所述供气叶轮的进气端。

可选地，每一所述连接通道设有一个第二流量阀；所述压缩机还包括：

第二检测装置，用于检测每一所述连接通道相应的第三压力；

第二控制器，电连接于所述第二检测装置和所述第二流量阀，用于接收所述第二检测装置的压力信息；

所述第二控制器根据所述第三压力控制其对应的所述第二流量阀的状态。

可选地，在所述压缩机的运行阶段，所述第二控制器控制大于最低压力值且小于预设压力范围的所述第三压力所对应的所述第二流量阀开启。

在一些实施例中，所述冷水机组包括上述任一实施例所述的压缩机。

本公开实施例提供的压缩机及冷水机组，可以实现以下技术效果：

主轴上设有供气叶轮，供气叶轮的进气端连通于排气通道、出气端连通于供气腔。这样，排气通道内经过增压后的气体，一部分排出至外部、另一部分输送至供气叶轮。供气叶轮跟随主轴转动的同时向供气腔输送气体，供气腔向气浮轴承组件输送气体，从而满足气浮轴承组件的供气需求。这样，压缩机靠自身增压气体向气浮轴承组件供气更加稳定和可靠。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的压缩机的结构示意图；

图2是图1的A部放大图；

图3是本公开实施例提供的压缩机的结构示意图；

图4是图3的B部放大图。

附图标记：

100：主轴；110：气浮轴承组件；111：气浮径向轴承；112：气浮推力轴承；120：压缩叶轮；130：供气叶轮；

200：供气腔；201：供气管；210：中间通道；220：排气通道；230：辅助通道；240：连接通道。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

结合图1-4所示，本公开实施例提供了一种压缩机，包括主轴100、叶轮组件和供气组件。其中，主轴100的轴身上套设有气浮轴承组件110；叶轮组件包括多级的压缩叶轮120；压缩叶轮120套设于主轴100，且相邻的两个压缩叶轮120之间通过一条中间通道210相连通，最后一级的压缩叶轮120通过排气通道220向外部排出经过多级增压后的气体；供气组件包括供气叶轮130和供气腔200；供气叶轮130套设于主轴100，且其进气端连通于排气通道220，其出气端连通于供气腔200；并且，供气腔200连通于气浮轴承组件110；这样，排气通道220内一部分气体排出至外部、另一部分气体输送至供气叶轮130，供气叶轮130向供气腔200输送气体，供气腔200向气浮轴承组件110输送气体。

在本实施例中，主轴100上设有多级的压缩叶轮120，第一级的压缩叶轮120对气体进行一级增压，一级增压后的气体通过一条中间通道210输送至第二级的压缩叶轮120；第二级的压缩叶轮120对气体进行二级增压，二级增压后的气体通过一条中间通道210输送至第三级的压缩叶轮120；以此类推对气体完成多级增压，并且最后一级的压缩叶轮120通过排气通道220向压缩机的外部排出多级增压后的气体。

在本实施例中，气浮轴承组件110包括气浮径向轴承111和/或气浮推力轴承112，气浮轴承组件110具有预设压力范围的供气需求。气浮轴承组件110工作时，满足预设压力范围的气体进入轴承与主轴100的间隙中，形成气体膜从而隔开摩擦表面，使主轴100和轴承处于气体摩擦状态。由于气体膜的摩擦力和粘度极小，这就大大降低了压缩机的转子主轴100在转动产生的机械摩擦损失。

采用本公开实施例提供的压缩机，主轴100上设有供气叶轮130，供气叶轮130的进气端连通于排气通道220、出气端连通于供气腔200。这样，排气通道220内经过增压后的气体，一部分排出至外部、另一部分输送至供气叶轮130。供气叶轮130跟随主轴100转动的同时向供气腔200输送气体，供气腔200向气浮轴承组件110输送气体，从而满足气浮轴承组件110的供气需求。这样，压缩机靠自身增压气体向气浮轴承组件110供气更加稳定和可靠。这里，供气叶轮130可以是不具有压缩气体功能的普通叶轮，仅用于将排气通道220的气体输送至供气腔200；供气叶轮130也可以是具有压缩气体功能的叶轮，如主轴100上的压缩叶轮120，这样可对排气通道220内的气体再次增压后供给至供气腔200，保障满足预设压力范围的气体输送至供气腔200。

可选地，主轴100的首端至末端依次设有第一级的压缩叶轮120至最后一级的压缩叶轮120，供气叶轮130位于最后一级的压缩叶轮120远离第一级的压缩叶轮120的一侧。由于最后一级的压缩叶轮120设有排气通道220，这样布置便于供气叶轮130的进气端与排气通道220相连通。

示例性地，如图1和图2所示，叶轮组件包括两级的压缩叶轮120，第一级的压缩叶轮120位于主轴100的首端，第二级的压缩叶轮120位于主轴100的末端，并且供气叶轮130位于第二级的压缩叶轮120远离第一级的压缩叶轮120的一侧。气浮轴承组件110包括两个气浮径向轴承111和两个气浮推力轴承112，四个轴承分别通过相应的供气管201连通于供气腔200。两个气浮径向轴承111位于两个压缩叶轮120之间，靠近主轴100首端的称为前气浮径向轴承、靠近主轴100末端的称为后气浮径向轴承。两个气浮推力轴承112设置于后气浮径向轴承和第二级的压缩叶轮120之间，靠近主轴100首端的称为前气浮推力轴承、靠近主轴100末端的称为后气浮推力轴承。

可选地，供气组件还包括辅助通道230。辅助通道230的第一端连通于供气腔200，其第二端连通于外部供气设备；辅助通道230用于向供气腔200供气。

在本实施例中，供气腔200具有两个气体来源：排气通道220内的部分气体通过供气叶轮130输送至供气腔200，外部供气设备的气体通过辅助通道230输送至供气腔200。

可选地，辅助通道230设有第一流量阀；压缩机还包括第一检测装置和第一控制器。第一检测装置用于检测供气腔200的第一压力和供气叶轮130的出气端的第二压力；第一控制器电连接于第一检测装置和第一流量阀，用于接收第一检测装置的压力信息；第一控制器根据第一压力和第二压力控制第一流量阀的状态。

在本实施例中，第一检测装置包括分别设置于供气腔200和供气叶轮130出气端的压力传感器。在第一流量阀开启、压缩机运行的情况下，供气腔200的气体同时来源于外部供气设备和供气叶轮130；在第一流量阀开启、压缩机停机的情况下，供气腔200的气体仅来源于外部供气设备；在第一流量阀关闭、压缩机运行的情况下，供气腔200的气体仅来源于供气叶轮130。

可选地，压缩机的启动阶段，在第一压力和第二压力均小于预设压力范围的情况下，第一控制器控制第一流量阀开启；并且，随着第二压力逐渐增大至预设压力范围内时，第一控制器控制第一流量阀关闭。

在本实施例中，压缩机的工作过程可分为启动阶段、运行阶段和停机阶段。在启动阶段下压缩机的功率从零递增，其排气通道220内从没有气体至气体压力较小，即使经过供气叶轮130的压缩后也无法达到气浮轴承组件110的预设压力范围，也即第一压力和第二压力均小于预设压力范围。此时，第一控制器控制第一流量阀开启，外部供气设备通过辅助通道230向供气腔200输送压缩气体，快速使供气腔200内的第一压力达到预设压力范围，从而向气浮轴承组件110供气形成气体膜。

在本实施例中，随着压缩机的运行，供气叶轮130的出气端的第二压力逐渐增大，当增大至预设压力范围时，第一控制器控制第一流量阀关闭。此时供气叶轮130出气端的第二压力增大至预设压力范围，无需外部供气组件继续供气。这样，当压缩机进入运行阶段后，通过供气叶轮130即可向供气腔200供给满足预设压力范围的压缩气体，供气腔200即可稳定地向气浮轴承组件110供气，无需长时间使用外部供气设备供气，从而大幅提高了压缩机的可靠性。

可选地，压缩机的停机阶段，在第二压力小于预设压力范围的情况下，第一控制器控制第一流量阀开启预设时间；并且，在预设时间内通过辅助通道230使第一压力位于预设压力范围内。

在本实施例中，在停机阶段下压缩机的功率逐渐递减为零，此时其排气通道220内从气体压力减小至没有气体，因此经过供气叶轮130出气端的第二压力逐渐小于预设压力范围。当供气腔200的气体压力不足时，气浮轴承组件110的气体膜将失效。此时第一控制器控制第一流量阀开启预设时间，在预设时间内使供气腔200的第一压力仍位于预设压力范围内。这样有利于使压缩机的主轴100平稳停转，避免停机阶段转速的大幅变化导致主轴100和气浮轴承组件110之间发生严重磨损。

可选地，第一流量阀开启预设时间后，第一控制器控制第一流量阀的流量逐渐减小至关闭。

在本实施例中，第一流量阀开启预设时间后主轴100彻底停转，此时第一控制器并非控制第一流量阀直接关闭，而是控制第一流量阀的流量逐渐减小至关闭。这样使气浮轴承组件110的压力变化相对平滑，形成一定的缓冲作用。

结合上述多个实施例，外部供气设备仅在压缩机短时间的启动阶段和停机阶段发挥作用，而在长时间的运行阶段通过自身增压的气体向气浮轴承组件110供气。这样，减少了外部供气设备的使用时长，压缩机靠自身增压气体供气更加稳定和可靠。

可选地，如图3和图4所示，排气通道220通过一条连接通道240连通于供气叶轮130的进气端；并且，每一中间通道210也通过一条连接通道240连通于供气叶轮130的进气端。

在本实施例中，供气叶轮130的进气端具有多条连接通道240，其中一条连接通道240用于连通排气通道220，其余连接通道240分别用于连通对应的中间通道210。在叶轮组件具有多级的压缩叶轮120的情况下，一级增压的气体至最后一级增加的气体均可通过相应的连接通道240输送至供气叶轮130。

示例性地，叶轮组件包括两级的压缩叶轮120，第一级的压缩叶轮120和第二级的压缩叶轮120通过中间通道210连通，第二级的压缩叶轮120通过排气通道220向外部排气。中间通道210通过一条连接通道240连接于供气叶轮130，排气通道220通过一条连接通道240连接于供气叶轮130。

又一示例性地，叶轮组件包括三级的压缩叶轮120，第一级的压缩叶轮120和第二级的压缩叶轮120通过一条中间通道210连通，第二级的压缩叶轮120和第三级的压缩叶轮120通过一条中间通道210连通，第三级的压缩叶轮120通过排气通道220向外部排气。两条中间通道210分别通过一条连接通道240连接于供气叶轮130，且排气通道220也通过一条连接通道240连接于供气叶轮130。

可选地，每一连接通道240设有一个第二流量阀；压缩机还包括第二检测装置和第二控制器。第二检测装置用于检测每一连接通道240相应的第三压力；第二控制器电连接于第二检测装置和第二流量阀，用于接收第二检测装置的压力信息；第二控制器根据第三压力控制其对应的第二流量阀的状态。

在本实施例中，第二检测装置包括分别设置于多个连接通道240的压力传感器。在叶轮组件包括多级的压缩叶轮120的情况下，可以理解的，中间通道210的气体压力也是逐级递增的，并且排气通道220内气体的压力最大。如果将压力过大的气体通过供气叶轮130输送至供气腔200，在供气腔200的压力超过预设压力范围的情况下，极可能对气浮轴承组件110造成破坏。如果将压力过小的气体通过供气叶轮130输送至供气腔200，在供气腔200的压力低于预设压力范围的情况下，无法满足气浮轴承组件110的供气需求。

可选地，在压缩机的运行阶段，第二控制器控制大于最低压力值且小于预设压力范围的第三压力所对应的第二流量阀开启。

在本实施例中，供气叶轮130具有压缩气体的功能，为了使经过供气叶轮130压缩后的气体满足预设压力范围，第二控制器控制大于最低压力值且小于预设压力范围的第三压力所对应的第二流量阀开启。并且如果多个第三压力均满足要求则其分别对应的第二流量阀均开启，这样能够提高供气叶轮130的进气端的进气量。

示例性地，叶轮组件包括两级的压缩叶轮120，第一级的压缩叶轮120和第二级的压缩叶轮120通过中间通道210连通，第二级的压缩叶轮120通过排气通道220向外部排气。中间通道210通过第一连接通道连接于供气叶轮130，排气通道220通过第二连接通道连接于供气叶轮130。根据第二控制器接收到的压力信息，第一连接通道的第三压力大于最低压力值且小于预设压力范围，第二连接通道的第三压力大于预设压力范围。此时，第二控制器控制第一连接通道对应的流量阀开启、第二连接通道对应的流量阀关闭。

又一示例性地，叶轮组件包括三级的压缩叶轮120，第一级的压缩叶轮120和第二级的压缩叶轮120通过一条中间通道210连通，该中间通道210通过第一连接通道连接于供气叶轮130；第二级的压缩叶轮120和第三级的压缩叶轮120通过一条中间通道210连通，该中间通道210通过第二连接通道连接于供气叶轮130；第三级的压缩叶轮120通过排气通道220向外部排气，排气通道220通过第三连接通道连接于供气叶轮130。根据第二控制器接收到的压力信息，第一连接通道的第三压力小于最低压力值，第二连接通道的第三压力值和第三连接通道的第三压力值均大于最低压力值且小于预设压力范围。此时，第二控制器控制第二连接通道和第三连接通道对应的流量阀开启、第一连接通道对应的流量阀关闭。

本公开实施例还提供了一种冷水机组，包括上述任一实施例所描述的压缩机。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种压缩机，其特征在于，包括：

主轴(100)，其轴身上套设有气浮轴承组件(110)；

叶轮组件，包括多级的压缩叶轮(120)；所述压缩叶轮(120)套设于所述主轴(100)，且相邻的两个所述压缩叶轮(120)之间通过一条中间通道(210)相连通，最后一级的所述压缩叶轮(120)通过排气通道(220)向外部排出经过多级增压后的气体；

供气组件，包括供气叶轮(130)和供气腔(200)；所述供气叶轮(130)套设于所述主轴(100)，且其进气端连通于所述排气通道(220)，其出气端连通于所述供气腔(200)；并且，所述供气腔(200)连通于所述气浮轴承组件(110)；

这样，所述排气通道(220)内一部分气体排出至外部、另一部分气体输送至所述供气叶轮(130)，所述供气叶轮(130)向所述供气腔(200)输送气体，所述供气腔(200)向所述气浮轴承组件(110)输送气体。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述供气组件还包括：

辅助通道(230)，其第一端连通于所述供气腔(200)，其第二端连通于外部供气设备；所述辅助通道(230)用于向所述供气腔(200)供气。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述辅助通道(230)设有第一流量阀；所述压缩机还包括：

第一检测装置，用于检测所述供气腔(200)的第一压力和所述供气叶轮(130)的出气端的第二压力；

第一控制器，电连接于所述第一检测装置和所述第一流量阀，用于接收所述第一检测装置的压力信息；

所述第一控制器根据所述第一压力和所述第二压力控制所述第一流量阀的状态。

4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，

所述压缩机的启动阶段，在所述第一压力和所述第二压力均小于预设压力范围的情况下，所述第一控制器控制所述第一流量阀开启；

并且，随着所述第二压力逐渐增大至预设压力范围内时，所述第一控制器控制所述第一流量阀关闭。

5.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，

所述压缩机的停机阶段，在所述第二压力小于预设压力范围的情况下，所述第一控制器控制所述第一流量阀开启预设时间；

并且，在所述预设时间内通过所述辅助通道(230)使所述第一压力位于所述预设压力范围内。

6.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，

所述第一流量阀开启预设时间后，所述第一控制器控制所述第一流量阀的流量逐渐减小至关闭。

7.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，

所述排气通道(220)通过一条连接通道(240)连通于所述供气叶轮(130)的进气端；

并且，每一所述中间通道(210)也通过一条连接通道(240)连通于所述供气叶轮(130)的进气端。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，每一所述连接通道(240)设有一个第二流量阀；所述压缩机还包括：

第二检测装置，用于检测每一所述连接通道(240)相应的第三压力；

第二控制器，电连接于所述第二检测装置和所述第二流量阀，用于接收所述第二检测装置的压力信息；

所述第二控制器根据所述第三压力控制其对应的所述第二流量阀的状态。

9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，

在所述压缩机的运行阶段，所述第二控制器控制大于最低压力值且小于预设压力范围的所述第三压力所对应的所述第二流量阀开启。

10.一种冷水机组，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的压缩机。

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