CN209340163U - 用于优化内部空间的压缩机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种压缩机，包括：壳体(2)；电机定子(3)和电机转子(8)，均设置在壳体(2)内；和第一气体轴承，设置在壳体(2)内，并支撑电机转子(8)；压缩机还包括：供气流道，设置在壳体(2)内，用于连接外部气源，并将外部气源提供的工作气体供应给第一气体轴承；和排气装置，其吸气口位于壳体(2)内，用于将从第一气体轴承和电机转子(8)的间隙流出，并经由电机定子(3)和电机转子(8)的间隙流动到电机定子(3)的第一侧的工作气体排出到壳体(2)外；其中，电机定子(3)的第一侧为电机定子(3)在轴向上远离第一气体轴承的一侧。本公开实施例能够优化压缩机内部空间。

Description

用于优化内部空间的压缩机

技术领域

本公开涉及一种用于优化内部空间的压缩机。

背景技术

离心式压缩机是一种利用高速叶轮旋转产生离心力来进行气体压缩的压缩机。目前，离心式压缩机主要采用油润滑轴承与电磁轴承两种轴承对转子进行支撑。其中，油润滑轴承需要配套额外的供油系统，导致离心式压缩机结构复杂。而且油与转子之间发生摩擦，会导致能量损失。此外，润滑油还有可能泄漏到冷媒中，造成冷媒的污染。电磁轴承对控制的要求较高，抗系统冲击能力较差，此外还需要额外的断电保护系统。

静压气体轴承是一种利用气体压力来进行转子支撑的轴承，属于无油轴承。这种轴承的结构简单，气体与转子之间的摩擦较小，也不需要复杂的控制系统。静压气体轴承采用外部供气，其气体压力易于调节，且能够在压缩机启停阶段持续供气，避免了转子与轴承之间由于启停阶段供气不足所造成的转子与轴承的接触摩擦，提高了系统稳定性。

发明内容

经发明人研究发现，相关技术的压缩机难以将外部气体准确地且以较小损失的情况下通入气体轴承，并且往往需要设置额外的气体收集装置，占用压缩机的内部空间。

有鉴于此，本公开实施例提供一种压缩机，能够优化压缩机内部空间。

在本公开的一个方面，提供一种压缩机，包括：

壳体；

电机定子和电机转子，均设置在所述壳体内；和

第一气体轴承，设置在所述壳体内，并支撑所述电机转子；

其特征在于，所述压缩机还包括：

供气流道，设置在所述壳体内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第一气体轴承；和

排气装置，其吸气口位于所述壳体内，用于将从所述第一气体轴承和所述电机转子的间隙流出，并经由所述电机定子和所述电机转子的间隙流动到所述电机定子的第一侧的工作气体排出到所述壳体外；

其中，所述电机定子的第一侧为所述电机定子在轴向上远离所述第一气体轴承的一侧。

在一些实施例中，在所述壳体与所述电机定子之间设有冷却气体流道，所述冷却气体流道的出口位于所述电机定子的第二侧，以便从所述冷却气体流道的出口流出的冷却气体能够与从所述第一气体轴承和所述电机转子的间隙流出的工作气体在所述电机定子的第二侧混合，再经由所述电机定子和所述电机转子的间隙流动到所述电机定子的第一侧；

其中，所述电机定子的第二侧为所述电机定子在轴向上靠近所述第一气体轴承的一侧。

在一些实施例中，所述第一气体轴承包括：在轴向上支撑所述电机转子的第一推力气体轴承和在径向上支撑所述电机转子的第一径向气体轴承；

所述供气流道包括：

第一供气流道，设置在所述壳体内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第一径向气体轴承；

第二供气流道，设置在所述壳体内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第一推力气体轴承。

在一些实施例中，所述第一供气流道与所述第二供气流道在所述壳体内相互分隔设置。

在一些实施例中，所述第一供气流道在所述壳体上的进气口与所述第二供气流道在所述壳体上的进气口位于所述壳体的相反方向。

在一些实施例中，所述压缩机还包括：第二气体轴承，设置在所述壳体内，并支撑所述电机转子；

所述供气流道还包括：

第三供气流道，设置在所述壳体内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第二气体轴承。

在一些实施例中，所述第三供气流道与所述第一供气流道相互连通，且共用壳体上的同一进气口。

在一些实施例中，所述压缩机还包括：

一级叶轮和二级叶轮，分别与所述电机转子的两端固定连接；

第二气体轴承，设置在临近所述二级叶轮的位置，并在径向上支撑所述电机转子；和

轴承座，设置在所述壳体内，且对所述第二气体轴承进行支撑；

其中，所述供气流道还与所述第二气体轴承连通，用于将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第二气体轴承，所述轴承座具有设有用于支撑所述第二气体轴承的轴承安装孔，在所述轴承安装孔与所述轴承座靠近所述电机定子一侧的表面之间设有通气孔组，用于引导从所述第二气体轴承和所述电机转子的间隙流出的工作气体流向所述轴承座靠近所述电机定子一侧。

在一些实施例中，所述压缩机还包括：轴向密封机构，设置在所述电机转子与所述轴承座之间，用于在所述第二气体轴承的轴向上的一侧形成密封作用。

在一些实施例中，所述轴向密封机构包括：梳齿密封件，所述梳齿密封件套设在所述电机转子上，并与所述轴承座固定连接，在所述梳齿密封件靠近所述第二气体轴承一侧的凸缘上设有通气槽组，所述通气槽组与所述通气孔组至少部分地连通。

在一些实施例中，所述通气孔组包括沿所述轴承座的周向上分布的至少一个通气孔，所述通气槽组包括沿所述梳齿密封件的周向上分布的至少一个通气槽，所述通气孔的数量与所述通气槽的数量相同，且各个通气槽分别与各个通气孔对齐。

在一些实施例中，所述压缩机为离心式压缩机。

在一些实施例中，所述第一气体轴承为静压气体轴承。

在一些实施例中，所述第二气体轴承为静压气体轴承。

因此，根据本公开实施例，通过在壳体内设置供应壳体外的工作气体给第一气体轴承的供气流道，并通过排气装置将从第一气体轴承和电机转子的间隙流出，并经由电机定子和电机转子的间隙流动到电机定子另一侧的工作气体排出到壳体外，使得外部工作气体能够在准确地供应给第一气体轴承，并经过电机定转子间隙后被排气装置吸收，从而无需设置额外的气体收集装置，进而优化压缩机内部空间。

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的一些实施例的截面示意图；

图2是根据本公开压缩机的一些实施例中轴承座的结构示意图；

图3是图2中A-A截面的示意图；

图4是根据本公开压缩机的一些实施例中梳齿密封件的结构示意图；

图5是图4中B-B截面的示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

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。

如图1所示，是根据本公开压缩机的一些实施例的截面示意图。参考图1，在一些实施例中，压缩机包括：壳体2、电机定子3、电机转子8和第一气体轴承。压缩机可为离心式压缩机。在另一些实施例中，压缩机也可以为其他类型的压缩机，例如螺杆压缩机或滑片式压缩机。电机定子3和电机转子8均设置在所述壳体2内。在电机定子3和电机转子8之间形成有间隙。在壳体2内可包括至少一级叶轮。至少一级叶轮与电机转子8固定连接，并能够随着电机转子8的转动而转动。第一气体轴承设置在所述壳体2内，并支撑所述电机转子8。第一气体轴承优选为静压气体轴承。

在一些实施例中，压缩机还包括供气流道。该供气流道设置在所述壳体2内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第一气体轴承。外部气源可经过供气流道准确且以较少的损失进入到第一气体轴承。

参考图1，在一些实施例中，第一气体轴承可包括：第一推力气体轴承12、14和第一径向气体轴承11。第一推力气体轴承12和14分别位于与所述电机转子固定连接的推力盘18的右侧和左侧，可实现电机转子8在轴向上的支撑作用。第一径向气体轴承11套设在电机转子8上，并在径向上支撑所述电机转子8。

对于上述第一气体轴承，供气流道可包括：第一供气流道10和第二供气流道16。第一供气流道10设置在所述壳体2内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第一径向气体轴承11。在图1中，第一供气流道10可开设在壳体2的壳壁内部，并可包括多个沿水平和竖直方向的子流道。这些呈直线型的子流道可以进一步减少气体的沿程压力损失。第一供气流道10的末端可直接对准第一径向气体轴承11的外圈，从而使外部气源的工作气体能够准确而较少损失的通入第一径向气体轴承11。通入第一径向气体轴承11的工作气体能够通过轴承的多孔材质渗入到第一径向气体轴承11与电机转子8之间的间隙内，形成静压气体支撑作用。

第二供气流道16设置在所述壳体2内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第一推力气体轴承12、14。第二供气流道16的一部分可开设在壳体2的壳壁内部，且其末端对准第一推力气体轴承12的右侧端面，而另一部分则可开设在与第一推力气体轴承14紧贴设置的扩压器13内部，其末端对准第一推力气体轴承14的左侧端面，这样可以使外部气源的工作气体能够准确而较少损失的通入第一推力气体轴承12、14。第二供气流道16可包括多个沿水平和竖直方向的子流道，这些呈直线型的子流道可以进一步减少气体的沿程压力损失。通入第一推力气体轴承12和14的工作气体能够通过轴承的多孔材质渗入到第一推力气体轴承12和14分别与推力盘18之间的间隙内，形成静压气体支撑作用。

考虑到推力气体轴承和径向气体轴承所需要的气体压力可能有所不同，因此在一些实施例中，第一供气流道10与所述第二供气流道16在所述壳体2内相互分隔设置。换句话说，第一供气流道10与第二供气流道16相互独立，并在壳体的内部流道中不直接连通。例如将第一供气流道10在壳体外侧的进气口9与第二供气流道16在壳体外侧的进气口1分别设置在壳体2的不同部位，并使第一供气流道10不与第二供气流道16直接连通。这样进气口9可以与进气口1连接不同压力的外部气源，从而满足更符合工况的气体轴承的工作气体供应，并且使供气流道结构更加简单。

为了方便外部气源与进气口连接，减少外部的管路连接时的干涉问题，优选将第一供气流道10在所述壳体2上的进气口9与所述第二供气流道16在所述壳体2上的进气口1设置在壳体2的相反方向，例如设置在壳体2的下方和上方。

在一些实施例中，压缩机还包括排气装置。参考图1中通过箭头表示气流流向的标识，排气装置的吸气口位于所述壳体2内，其能够将从所述第一气体轴承和所述电机转子8的间隙流出，并经由所述电机定子3和所述电机转子8的间隙流动到所述电机定子3的第一侧(即电机定子3在轴向上远离所述第一气体轴承的一侧，对应于图1中的区域B)的工作气体排出到所述壳体2外。这样可以使外部输入压缩机的工作气体更容易的从压缩机内向外排出，以确保供气的稳定性，而不需要设置专门的收集工作气体的装置，从而优化压缩机的内部空间。另外，还能通过工作气体在定转子间隙的流动实现电机定子和电机转子的冷却作用。

在图1中，壳体2与所述电机定子3之间可以设置冷却气体流道15。冷却气体流道15的出口位于所述电机定子3的第二侧(即电机定子3在轴向上靠近所述第一气体轴承的一侧)。这样，进入冷却气体流道15的冷却气体可从所述冷却气体流道15的出口流出，并与从所述第一气体轴承和所述电机转子8的间隙流出的工作气体在电机定子的第二侧(对应于图1中的区域A)混合，混合后的气体介质再经由所述电机定子3和所述电机转子8的间隙流动到所述电机定子3的第一侧(对应于图1中的区域B)。

冷却气体与工作气体混合后，在经过电机定子3和电机转子8之间时能够实现电机定子3和电机转子8的冷却作用，并且还能够被排气装置吸收而向壳体外排出，从而使压缩机内外部的气体循环更加顺畅，确保压缩机内部工作的稳定性。冷却气体与工作气体可以为相同介质，也可以为不同介质。优选冷却气体与工作气体均为压缩机所压缩的冷媒。

参考图1，在一些实施例中，压缩机包括两级叶轮，两级叶轮分别固定连接在电机转子8的两端，第一气体轴承中的第一推力气体轴承12、14和第一径向气体轴承11均设置在电机转子8上相对于一级叶轮19靠近二级叶轮20的一侧。而压缩机还包括第二气体轴承6，该第二气体轴承6则在二级叶轮20靠近第一叶轮19一侧的位置支撑所述电机转子8。第二气体轴承优选为静压气体轴承。

为了安装第二气体轴承6，可通过设置在壳体2内的轴承座5对所述第二气体轴承6进行支撑。供气流道还可包括：设置在所述壳体2内的第三供气流道17。该第三供气流道17用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第二气体轴承6。

考虑到同样作为径向气体轴承的第一径向气体轴承和第二气体轴承6的工况比较接近，可使第三供气流道17与所述第二供气流道16相互连通，且共用壳体2上的同一进气口，以简化供气流道。

参考图1-图3，在一些实施例中，供气流道10可与所述第二气体轴承6连通(直接连通，或者经由轴承座5上开设的流道53连通)，用于将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第二气体轴承6。轴承座5具有设有用于支撑所述第二气体轴承6的轴承安装孔52，在所述轴承安装孔52与所述轴承座5靠近所述电机定子3一侧的表面之间设有通气孔组。通气孔组可包括沿所述轴承座5的周向上分布的至少一个通气孔51。通气孔组能够引导从所述第二气体轴承6和所述电机转子8的间隙流出的工作气体流向所述轴承座5靠近所述电机定子3一侧的区域B。进入到区域B的工作气体可被排气装置吸收而排除壳体外。

参考图1，在一些实施例中，压缩机还包括：轴向密封机构，设置在所述电机转子8与所述轴承座5之间，用于在所述第二气体轴承6的轴向上的一侧形成密封作用。参考图4-图5，在一些实施例中，轴向密封机构包括：梳齿密封件7。梳齿密封件7套设在所述电机转子8上，并与所述轴承座5固定连接，在所述梳齿密封件7靠近所述第二气体轴承6一侧的凸缘74上设有通气槽组，所述通气槽组与所述通气孔组至少部分地连通。梳齿密封件7上还设有沿轴向排布的梳齿71和用于与轴承座5进行装配的装配孔72。

通气槽组可包括沿所述梳齿密封件7的周向上分布的至少一个通气槽组，为了使从第二气体轴承6和电机转子8的间隙流出的工作气体顺利排出，优选使通气孔51的数量与通气槽71的数量相同，例如都是5个(或者都是3个或7个等)，且各个通气槽71分别与各个通气孔51对齐。

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 (14)

1.一种压缩机，包括：

壳体(2)；

电机定子(3)和电机转子(8)，均设置在所述壳体(2)内；和

第一气体轴承，设置在所述壳体(2)内，并支撑所述电机转子(8)；

其特征在于，所述压缩机还包括：

供气流道，设置在所述壳体(2)内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第一气体轴承；和

排气装置，其吸气口位于所述壳体(2)内，用于将从所述第一气体轴承和所述电机转子(8)的间隙流出，并经由所述电机定子(3)和所述电机转子(8)的间隙流动到所述电机定子(3)的第一侧的工作气体排出到所述壳体(2)外；

其中，所述电机定子(3)的第一侧为所述电机定子(3)在轴向上远离所述第一气体轴承的一侧。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，在所述壳体(2)与所述电机定子(3)之间设有冷却气体流道(15)，所述冷却气体流道(15)的出口位于所述电机定子(3)的第二侧，以便从所述冷却气体流道(15)的出口流出的冷却气体能够与从所述第一气体轴承和所述电机转子(8)的间隙流出的工作气体在所述电机定子(3)的第二侧混合，再经由所述电机定子(3)和所述电机转子(8)的间隙流动到所述电机定子(3)的第一侧；

其中，所述电机定子(3)的第二侧为所述电机定子(3)在轴向上靠近所述第一气体轴承的一侧。

3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述第一气体轴承包括：在轴向上支撑所述电机转子(8)的第一推力气体轴承(12，14)和在径向上支撑所述电机转子(8)的第一径向气体轴承(11)；

所述供气流道包括：

第一供气流道(10)，设置在所述壳体(2)内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第一径向气体轴承(11)；

第二供气流道(16)，设置在所述壳体(2)内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第一推力气体轴承(12，14)。

4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述第一供气流道(10)与所述第二供气流道(16)在所述壳体(2)内相互分隔设置。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述第一供气流道(10)在所述壳体(2)上的进气口与所述第二供气流道(16)在所述壳体(2)上的进气口位于所述壳体(2)的相反方向。

6.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，还包括：第二气体轴承(6)，设置在所述壳体内，并支撑所述电机转子(8)；

所述供气流道还包括：

第三供气流道(17)，设置在所述壳体(2)内，用于连接外部气源，并将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第二气体轴承(6)。

7.根据权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述第三供气流道(17)与所述第一供气流道(10)相互连通，且共用壳体(2)上的同一进气口。

8.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，还包括：

一级叶轮(19)和二级叶轮(20)，分别与所述电机转子的两端固定连接；

第二气体轴承(6)，设置在临近所述二级叶轮(20)的位置，并在径向上支撑所述电机转子(8)；和

轴承座(5)，设置在所述壳体(2)内，且对所述第二气体轴承(6)进行支撑；

其中，所述供气流道还与所述第二气体轴承(6)连通，用于将所述外部气源提供的工作气体供应给所述第二气体轴承(6)，所述轴承座(5)具有设有用于支撑所述第二气体轴承(6)的轴承安装孔(52)，在所述轴承安装孔(52)与所述轴承座(5)靠近所述电机定子(3)一侧的表面之间设有通气孔组，用于引导从所述第二气体轴承(6)和所述电机转子(8)的间隙流出的工作气体流向所述轴承座(5)靠近所述电机定子(3)一侧。

9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，还包括：轴向密封机构，设置在所述电机转子(8)与所述轴承座(5)之间，用于在所述第二气体轴承(6)的轴向上的一侧形成密封作用。

10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述轴向密封机构包括：梳齿密封件(7)，所述梳齿密封件(7)套设在所述电机转子(8)上，并与所述轴承座(5)固定连接，在所述梳齿密封件(7)靠近所述第二气体轴承(6)一侧的凸缘(74)上设有通气槽组，所述通气槽组与所述通气孔组至少部分地连通。

11.根据权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述通气孔组包括沿所述轴承座(5)的周向上分布的至少一个通气孔(51)，所述通气槽组包括沿所述梳齿密封件(7)的周向上分布的至少一个通气槽，所述通气孔(51)的数量与所述通气槽(71)的数量相同，且各个通气槽(71)分别与各个通气孔(51)对齐。

12.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机为离心式压缩机。

13.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述第一气体轴承为静压气体轴承。

14.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述第二气体轴承为静压气体轴承。