CN1219982C - 涡轮压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涡轮压缩机，它包括：壳体，具有用来接收从外部源提供的流体的流体室；驱动单元，设置在壳体内，并产生旋转力；第一压缩部件，安装在受驱动单元的驱动进行旋转的旋转轴的一侧，并对流体进行第一次压缩；第二压缩部件，安装在旋转轴的另一侧，并对在第一压缩部件内压缩的流体进行第二次压缩；和轴承冷却单元，用于向轴承室提供流体室内的流体，以便当轴承室内的温度升高时进行冷却工作，当轴承室温度保持在适当程度时切断正流入轴承室内的流体，其中轴承冷却单元包括在壳体内部形成的供给通道，使得轴承室和流体室彼此相通；和安装在供给通道的开-关阀门，根据轴承室的内部温度打开和关闭供给通道。并且用来支承沿旋转轴轴向作用的载荷的止推轴承安装在轴承室内。

Description

涡轮压缩机
技术领域
本发明涉及一种涡轮压缩机，并特别涉及一种能够有效冷却支承旋转轴的轴承的涡轮压缩机。
背景技术
图1为根据传统技术的涡轮压缩机的剖视图。
如图1所示，传统的涡轮压缩机包括：壳体106，其具有用于从外部吸入流体的吸入孔102和用于排放吸入的流体的排出孔104，并具有一定的空间；驱动单元108，安装在壳体106的内部并产生旋转力；第一压缩部件112，通过旋转轴110与驱动单元108相连并且进行第一次压缩流体；第二压缩部件114，用于对第一压缩部件112压缩的流体进行二次压缩。
在壳体106内，形成用来经吸入孔吸入流体的流体室120，用来可旋转地支承旋转轴110一端部的第一支承元件116固定在壳体106的一侧，用来可旋转地支承旋转轴110另一端部的第二支承元件118固定在壳体106的另一侧。
驱动单元108包括定子122和转子124，定子122固定在壳体106的外圆周表面并接收从外部电源提供的电源，转子124固定在旋转轴110的圆周表面并由于与定子122的交互作用进行旋转。
第一压缩部件112包括：第一叶轮126，其与旋转轴110的一端连接，并通过与旋转轴110一起旋转来压缩流体；第一覆盖元件132，第一叶轮126可旋转地插入其中，第一压缩室128与主体的排出孔104相连，流体室120内的流体流入第一压缩室128并受第一次压缩；而且形成传送通路130以便排放被压缩的流体。
第二压缩部件114包括：第二叶轮134，其与旋转轴110的另一端连接，并通过与旋转轴110一起旋转来压缩流体；第二覆盖元件140，其中，第二叶轮134可旋转地插入，形成第二压缩室136并与传送通路130相连，第一次压缩的流体流入第二压缩室136并在其中受第二次压缩；而且形成排出孔138以便向外排放被压缩的冷冻剂。
径向轴承142插在第一支承元件116和旋转轴110的外圆周表面之间以及第二支承元件118和旋转轴110的外圆周表面之间，以支承沿旋转轴10径向的作用的载荷。
轴承衬144沿垂直于旋转轴10的方向连接在旋转轴10的一侧。轴承衬144由止推轴承146提供，该止推轴承146支承沿旋转轴10轴向的作用的载荷。
止推轴承146安装在第一覆盖元件132和第一支承元件116之间，形成轴承室148，轴承衬144可旋转地安置在轴承室148内。
密封元件150插在旋转轴110两个端部的外圆周表面与第一覆盖元件132之间，以便防止在第一压缩室128和第二压缩室136内压缩的流体泄漏。
现在，说明如上所述的根据传统技术的涡轮压缩机的操作。
当运行驱动单元108时，旋转轴110旋转。然后，连接到旋转轴110的第一叶轮126和第二叶轮134旋转以便进行流体的压缩工作。
即是说，流体经吸入孔102流入流体室120，再经排出孔104把流入流体室120内的流体引入第一压缩室128内，在第一叶轮126的旋转作用下对流体进行第一次压缩，然后将压缩流体提供到传送通路130。
把提供给传送通路130的流体引入第二压缩室136内，在第二叶轮134的旋转作用下对流体进行第二次压缩，再经排出孔138将压缩流体排到外部。
这时，当旋转轴110在旋转时，由径向轴承142支承沿旋转轴110径向作用的载荷。
由于对流体进行第一次压缩的第一压缩室128内的压力小于第二压缩室136内的压力，由于第一压缩室128和第二压缩室136之间的压力差使得轴向载荷作用旋转轴110上。由止推轴承146支承这种轴向载荷。
在这方面，由于旋转轴110高速旋转，插入有止推轴承146的轴承室148内的温度升高，止推轴承146劣化。因而，考虑到整个系统的性能及为了延长轴承的寿命，就要求冷却止推轴承146并将其温度保持在一定程度以下。
传统的轴承冷却方法是这样的，设计插在第一覆盖元件132和旋转轴110之间的密封元件150的结构时，让一定量的流体泄漏发生，使得当流入第一压缩室128后进行第一次压缩的流体经密封元件150而流入轴承室148时，在轴承室148处实现对止推轴承146的冷却工作。
然而，传统的涡轮压缩机具有一个问题，从第一压缩室向轴承室提供的流体的泄漏量取决于密封元件的结构设计而不同。
即是说，如果泄漏到轴承室的流体量小，就不能顺利地实现止推轴承的冷却工作，因而，由于轴承摩擦而导致温度升高。于是，轴承的涂覆层损坏，导致整个系统的性能劣化，轴承的耐久力缩短，可靠性也变差。
另一方面，如果泄漏到轴承室的流体量大，当压缩流体时，大量的流体泄漏，会导致压缩机的压缩效率下降。
发明概述
因此，本发明的目的是提供一种涡轮压缩机，它能顺利地实现轴承的冷却工作，而不劣化压缩机的压缩性能，其方式为，当其中插入有止推轴承的轴承室的温度升高时，提供流体以实现冷却工作，当轴承室的温度达到合适的程度时，切断供给到轴承室的流体。
为实现这些和其它优点，根据本发明的目的，如这里体现及广义地描述的，提供了一种涡轮压缩机，它包括：壳体，其具有用来接收从外源提供的流体的流体室；驱动单元，设置在壳体内，并产生旋转力；第一压缩部件，安装在受驱动单元的驱动进行旋转的旋转轴的一侧，并对流体进行第一次压缩；第二压缩部件，安装在旋转轴的另一侧，并对被第一压缩部件压缩的流体进行第二次压缩；和轴承冷却单元，用于向轴承室供给流体室内的流体，以便当轴承室内的温度升高时进行冷却工作，当轴承室温度保持在适当程度时切断正流入轴承室内的流体，其特征在于，所述的轴承冷却单元包括：在壳体内部形成的供给通道，使得轴承室和流体室彼此相通；和安装在供给通道的开-关阀门，根据轴承室的内部温度打开和关闭供给通道，并且其中用来支承沿旋转轴轴向作用的载荷的止推轴承安装在轴承室内。
在本发明的涡轮压缩机中，供给通道在第一支承元件处穿透地形成，该第一支承元件固定在壳体的内侧一端并可旋转地支承旋转轴的一端。
在本发明的涡轮压缩机中，开-关阀门包括：在供给通道处形成的具有一定空间的阀体部分；固定在阀体部分一侧的固定盘，其中心具有与供给通道连通的通孔；和粘附设置在固定盘一个表面上的双金属片，该双金属片在边缘部分具有许多通孔，并随轴承室内的温度形变。
结合附图时，从下面的本发明详细描述中，本发明的前述及其它目的、特点、方面和优点会更明显。
附图概述
附图对本发明提供了进一步的理解，并与说明书一起同时构成说明书的一部分，附图并示出本发明的实施例，还与文中的说明一同用来解释本发明的原理。
图中：
图1是根据传统技术的涡轮压缩机的剖视图；
图2是根据本发明优选实施例的涡轮压缩机的剖视图；
图3是根据本发明优选实施例的涡轮压缩机第一压缩部件结构的放大剖视图；
图4是根据本发明优选实施例的涡轮压缩机的如图3所示的轴承冷却单元“A”部位的放大图；和
图5是根据本发明优选实施例的涡轮压缩机轴承冷却单元的运行状态示意图。
发明内容
现在，对本发明的优选实施例进行详细说明，附图中示出这些
实施例。
根据本发明的涡轮压缩机可能有许多实施例，现在只描述其中最优选的一个实施例。
图1是根据传统技术的涡轮压缩机的剖视图，图2是根据本发明优选实施例的涡轮压缩机的剖视图。
根据本发明的一种涡轮压缩机包括：壳体6，带有用来从外部吸入流体的吸入孔2和用于排出所吸入的流体的排出孔4，并且有一定的空间；驱动单元8，安装在壳106内并且产生一种旋转力；第一压缩部件12，通过旋转轴10连接到驱动单元8，并对从壳体6的排出孔4流出的流体进行第一次压缩；第二压缩部件14，对被第一压缩部件12压缩的流体进行第二次压缩。
壳体6为圆柱形，可旋转地支承旋转轴10一侧的第一支承元件16密封地固定在壳体6的一侧，可旋转地支承旋转轴10另一侧的第二支承元件18密封地固定在壳体6的另一侧。
流体室20在壳体6内部形成。第一支承元件16和第二支承元件18密封流体室20，流体经吸入孔2吸入到流体室20内。
驱动单元8包括定子22和转子24，定子22固定在壳体6的外圆周表面并接收从外部电源提供的电源，转子24固定在旋转轴10的圆周表面并通过与定子22交互作用进行旋转。
第一压缩部件12包括：提供有第一压缩室26的第一覆盖元件30，其中，第一覆盖元件30固定在第一支承元件16的侧面，并与主体的排出孔4和传送通路28相连，以便把在第一压缩室26内压缩的流体移动到第二压缩室中；可旋转地设置在第一覆盖元件30的第一压缩室26处的第一叶轮32与旋转轴10连接，并第一次压缩进入第一压缩室26内的流体。
第二压缩部件14包括：具有第二压缩室39的第二覆盖元件26，其中，第二覆盖元件26固定在第二支承元件18的侧面，并与传送通路28和排出孔34相连，以便把已经在第二压缩室39内二次压缩的流体向外排出；旋转设置在第二压缩室39处的第二叶轮28，并第二次压缩进入第二压缩室39内的流体。
密封元件40和42分别插在旋转轴10与第一覆盖元件30之间以及旋转轴10与第二覆盖元件36之间，以便防止在第一压缩室26和第二压缩室39内压缩的流体泄漏。
径向轴承44插在第一支承元件16和旋转轴10之间以及第二支承元件18和旋转轴10之间，以支承沿旋转轴10的径向作用的载荷。
轴承衬46沿垂直于旋转轴10的方向固定在旋转轴10的一侧。轴承衬46由止推轴承48可旋转地支承，该止推轴承48支承沿旋转轴10的轴向作用的载荷。
止推轴承48安装在第一覆盖元件30和第一支承元件16之间，而且，形成轴承室50，轴承衬46可旋转地安置在轴承室50内。
轴承冷却单元在第一支承元件16的一侧形成，以便向轴承室60提供流入流体室20内的流体，当轴承室50内的温度升高时进行冷却工作，并且当轴承室50内的温度保持在适当高度时切断正在流入轴承室50内的流体。
轴承冷却单元包括：在第一支承元件16一侧形成的供给通道52，使得轴承室50和流体室20彼此相通，并向轴承室50提供流体室20内的流体；和安装在供给通道52的开-关阀门54，根据轴承室50的内部温度来打开和关闭供给通道52。
供给通道52穿过第一支承元件16而形成，并用于向轴承室50提供流入流体室20内的流体。
开-关阀门54包括：阀体部分60，在供给通道52一侧形成，具有一定的空间及一定的形状；固定盘62，粘附固定在阀体部分60的供给通道52处，其中心具有与供给通道52连通的通孔66；和双金属片64，与固定盘62的一侧接触设置，双金属片64在边缘部分具有许多通孔66，并随轴承室50内的温度形变。
即是说，在开-关阀门54内，当轴承室50内的温度升到一定度数时，双金属片64形变并从固定盘62分开。然后，供给通道52打开，使得流体室20内的流体经过供给通道52进入轴承室50，从而进行冷却工作。
当轴承室50内的温度冷到合适的程度时，双金属片64回复到其原始状态并附到固定盘62上，从而关闭供给通道52。
现在描述上述构造的涡轮压缩机的运行。
当驱动单元8开动时，转子24转动。从而，旋转轴10转动，因而与旋转轴10连接的第一叶轮32和第二叶轮38也转动，从而实现对流体的压缩工作。
即，经过主体的吸入孔2把流体吸入到流体室20，通过排出孔4向第一压缩室26提供流体，随第一叶轮32的旋转第一次压缩流体，并将流体移到输送通道28。
流体排放到输送通道28后，流体提供到第二压缩室39，随第而叶轮38的旋转第二次压缩流体，通过排出孔34向外排放流体。
这时，由安装在旋转轴10和第一支承元件16及第二支承元件18之间的径向轴承44提供旋转轴10的径向载荷。
由于第一压缩室26和第二压缩室39之间的压力差造成沿旋转轴10的轴向产生载荷，由安装在轴承室50处的止推轴承48支承在旋转轴10的轴向作用的载荷，在第一压缩室26内第一次压缩流体，在第二压缩室39内第二次压缩流体。
在压缩过程中，当止推轴承48的摩擦引起轴承室50的温度升高时，开-关阀门54动作以打开供给通道52，使流体室20和轴承室50彼此连通。
然后，通过供给通道52向轴承室50提供流入流体室20内的流体，从而实现止推轴承48的冷却工作。
对于开-关阀门54，当轴承室50的温度升高时，双金属片64形变并从固定盘62分开，因此，在固定盘62上形成的通孔66与在双金属片64上形成的通孔68彼此相通，从而打开供给通道52。
然后，当流体流入轴承室50并冷却止推轴承48时，当轴承室的温度降到合适的程度时，双金属片64返回到其原始状态并附在固定盘62上，从而关闭供给通道52。
优选把如上所述进行运行及具有上述构造的涡轮压缩机用作制冷循环压缩机。
尽如上述，本发明的涡轮压缩机具有许多优点。
即，例如，为了根据轴承室的温度向轴承室提供流体并实现径向轴承的冷却运行，在第一支承元件处形成供给通道，以使轴承室和接收流体的流体室彼此相通，在第一支承元件处，形成支承沿旋转轴轴向作用的载荷的径向轴承，形成开-关阀门以便根据轴承室的温度来打开和关闭供给通道。
因而，能够把径向轴承的温度稳定保持在合适的高度，使得能够防止由于轴承摩擦引起的劣化，并且提高轴承的寿命及可靠性。
另外，因为只有当轴承温度升高时才向轴承室提供流体，所以能够防止由流体泄漏所引起的压缩机性能劣化。
由于本发明可以不偏离其精神或主要特征的多种形式实施，还应当理解上述实施例不会局限于前述说明中的任一细节，除非另外说明，而应广义地构成在在本发明的精神和权利要求所限定的范围内，从而所有落入权利要求范围的改变和修正或这些范围的等同替换仍将为权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种涡轮压缩机，包括：
壳体，具有用来接收从外部源提供的流体的流体室；
驱动单元，设置在壳体内，并产生旋转力；
第一压缩部件，安装在受驱动单元的驱动进行旋转的旋转轴的一侧，并对流体进行第一次压缩；
第二压缩部件，安装在旋转轴的另一侧，并对在第一压缩部件内压缩的流体进行第二次压缩；和
轴承冷却单元，用于向轴承室提供流体室内的流体，以便当轴承室内的温度升高时进行冷却工作，当轴承室温度保持在适当程度时切断正流入轴承室内的流体，
其特征在于，所述的轴承冷却单元包括：
在壳体内部形成的供给通道，使得轴承室和流体室彼此相通；和
安装在供给通道的开-关阀门，根据轴承室的内部温度打开和关闭供给通道，
并且其中用来支承沿旋转轴轴向作用的载荷的止推轴承安装在轴承室内。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述的供给通道穿透地形成在第一支承元件处，所述的第一支承元件固定在壳体的内侧一端并可旋转地支承旋转轴的一端。
3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述的开-关阀门包括：
在供给通道处形成的具有一定空间的阀体部分；
固定在阀体部分一侧的固定盘，固定盘的中心具有与供给通道连通的通孔；和
粘附设置在固定盘表面的双金属片，在双金属片的边缘部分具有许多通孔，并且该双金属片根据轴承室内的温度而形变。
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