CN210196062U - 一种高速电机驱动的离心式压缩机和鼓风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高速电机驱动的离心式压缩机和鼓风机。在现有技术中存在如下问题：在以往的离心式压缩机中，来自离心式压缩机的叶轮的背面的、100℃～170℃高温的泄漏压缩气体会对轴承进行加热，以至超过轴承的耐热温度。现有技术中，为了解决该问题使轴承远离叶轮。结果，导致产生转子整体变长，转子的临界转速下降，转子无法高速运转，无法获得充分的输出压力的问题。本实用新型通过采用如下方案，即，另外设置用于排出泄漏压缩气体的通路，能够减少向轴承泄漏的高温气体的量。最终能够达到如下效果：使得转子的长度变短，提高了临界转速，提高了运转转速，从而使运转压力上升，能够获得充分的输出压力。

Description

一种高速电机驱动的离心式压缩机和鼓风机

技术领域

本实用新型涉及一种离心式压缩机，尤其是涉及一种高速电机直接驱动的离心式压缩机。此外，本实用新型还包括高速电机驱动的鼓风机。

背景技术

离心式压缩机在制造工场中作为动力源、气源使用。为了提高离心式压缩机的叶轮的转速，以往一直使用齿轮增速机。近年来，出现了高速电机，于开发了高速电机直驱离心压缩机(鼓风机)。

图1示出了现有技术中一种使用高速电机直接驱动的离心式压缩机的结构。如图1所示，离心式压缩机包括传动轴1、叶轮2、涡壳3、扩压器4、背面壳体5、轴封6、轴承7、定子8和转子9。传动轴1贯穿开设于背面壳体5的通孔，在传动轴1与背面壳体5之间设置有迷宫轴封这样的轴封6。叶轮2固定设置于传动轴1的贯穿背面壳体5的一端，且叶轮2与背面壳体5之间存在空隙，以容许叶轮2旋转。在传动轴1的另一端侧设有固定于传动轴1的转子9，定子8与转子9隔有间隔地围绕转子9设置。此外，在传动轴1上，在轴封6与转子9之间设有空气轴承、磁轴承这样的轴承7。涡壳3在传动轴1的一端侧与背面壳体5固定连接，涡壳3内部设置有扩压器4。

当离心式压缩机工作时，转子9高速转动，并通过传动轴1带动叶轮2高速转动，叶轮2吸入低温低压气体，并朝向扩压器4输送高温高压气体。

在这样的使用高速电机直接驱动的离心式压缩机中，存在如下问题。由于叶轮2与背面壳体5之间存在空隙，如图1中箭头方向所示，有部分高温高压气体(100℃～170℃)沿着箭头方向进入空隙中。进一步地，由于轴封6与传动轴1之间并不能完全密封，上述的部分高温高压气体继续通过轴封6与传动轴1之间的缝隙朝向轴承7泄漏。

该来自离心式压缩机的叶轮的背面的、高温(100℃～170℃)的泄漏压缩气体对空气轴承、磁轴承进行加热，超过轴承的耐热温度。通常，在7Bar的离心式压缩机中，从高压段的离心式压缩机的叶轮排出大约1％的高温的泄漏气体。

现有技术中，为了防止上述泄漏的高温气体加热轴承带来不良后果，通常通过加长传动轴的长度以使得轴承远离轴封，在轴承与轴封之间留出空隙以将高温气体排出至大气。但是加长传动轴的长度会导致振动、波动，转子能承受的临界转速下降，使得转子无法高速运转。相应地，叶轮不能高速运转以获得足够的输出压力，最终导致离心式压缩机不能充分做功。

实用新型内容

基于现有技术中的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种能够大大减少通过轴封与传动轴之间的缝隙泄漏的高温气体的泄漏量的离心式压缩机。

为此，本实用新型提供如下技术方案。

本实用新型的第一技术方案为一种高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，该离心式压缩机具有如下构造：在该离心式压缩机的位于叶轮的背面的背面壳体的部分的内部设置泄漏气体排出用的气体通路，该气体通路在传动轴的轴线中心附近设置进气口，在径向上远离所述轴线中心的部分设置出气口，由此将来自所述叶轮的背面的泄漏气体的大部分从在径向上远离所述轴线中心的位置排出，减少在轴向上自轴封和所述传动轴之间的间隙泄漏的气体。

本实用新型的第二技术方案为一种高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，该鼓风机具有如下构造：在该鼓风机的位于叶轮的背面的背面壳体的部分的内部设置泄漏气体排出用的气体通路，该气体通路在传动轴的轴线中心附近设置进气口，在径向上远离所述轴线中心的部分设置出气口，由此将来自所述叶轮的背面的泄漏气体的大部分从在径向上远离所述轴线中心的位置排出，减少在轴向上自轴封和所述传动轴之间的间隙泄漏的气体。

本实用新型的第三技术方案为，根据第一技术方案所述的高速电机驱动的离心式压缩机或第二技术方案所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，该离心式压缩机或鼓风机包括所述背面壳体、贯穿该背面壳体的所述传动轴、设于该背面壳体与所述传动轴之间的所述轴封、设于所述传动轴的一端的所述叶轮、设于所述传动轴的另一端侧的轴承，该背面壳体设有气体通路，该气体通路的进气口位于在径向上靠近所述传动轴的轴线的部位，出气口位于在径向上远离所述传动轴的轴线的部位，该气体通路贯通所述背面壳体。

本实用新型的第四技术方案为，根据第三技术方案所述的高速电机驱动的离心式压缩机或高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，所述背面壳体具有第一壁面和第二壁面，该第一壁面与所述叶轮的背面相对置，该第二壁面朝向所述轴承所在侧，所述进气口开设于所述第一壁面，所述出气口开设于所述第二壁面。

本实用新型的第五技术方案为，根据第一技术方案所述的高速电机驱动的离心式压缩机或第二技术方案所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，所述气体通路为多个，多个所述气体通路在周向上隔开相同间隔地设置。

本实用新型的第六技术方案为，根据第一技术方案所述的高速电机驱动的离心式压缩机或第二技术方案所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，所述气体通路包括气体通道，该气体通道在所述背面壳体的内部将所述进气口和所述出气口连通起来，所述气体通道呈阶梯状延伸。

本实用新型的第七技术方案为，根据第三技术方案所述的高速电机驱动的离心式压缩机或高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，还包括高速电机，所述高速电机包括定子和转子，所述转子固定安装于所述传动轴，所述定子环绕所述转子设置，所述轴承位于所述转子与所述轴封之间。

本实用新型的第八技术方案为，根据第一技术方案所述的高速电机驱动的离心式压缩机或第二技术方案所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，所述轴封为迷宫轴封或干气密封或碳环密封。

本实用新型的第九技术方案为，根据第三技术方案所述的高速电机驱动的离心式压缩机或高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，所述轴承为空气轴承或磁轴承。

本实用新型的第十技术方案为，根据第一技术方案所述的高速电机驱动的离心式压缩机或第二技术方案所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，所述气体通路的气体流动阻力小于所述传动轴与所述轴封之间的间隙的气体流动阻力。

本实用新型的第十一技术方案为，根据第一技术方案所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，还包括涡壳，所述涡壳包括吸气口和涡旋流路，所述涡壳围绕所述叶轮固定连接于所述背面壳体，且所述涡壳与所述背面壳体之间形成有扩压流路；所述吸气口与所述扩压流路通过所述叶轮连通，所述扩压流路与所述涡旋流路连通。

通过采用上述的技术方案，本实用新型提供了一种高速电机驱动的离心式压缩机和鼓风机，在该离心式压缩机和鼓风机中另外设置用于排出泄漏气体的气体通路，由此，能够大大减少空隙中的高温高压气体通过轴封与传动轴之间的缝隙朝向轴承泄漏的泄漏量。相应地，轴承可以靠近轴封设置，两者之间无需留出空隙以排出高温气体。这样，传动轴的长度可以缩短，转子能够承受的临界速度增大，转子能够带动叶轮高速运转以获得足够的输出压力。

附图说明

图1示出了现有技术中的离心式压缩机的结构图。

图2示出了本实用新型的离心式压缩机的结构图。

图3示出了图2中A部的放大图。

附图标记说明

1传动轴；2叶轮；21背面；3涡壳；31吸气口；32扩压流路；33涡旋流路；4扩压器；5背面壳体；51第一壁面；52第二壁面；53通孔；54气体通路；541进气口；542出气口；543气体通道；6轴封；61凸缘部；7轴承；8定子；9转子。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的离心式压缩机示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本实用新型，而不用于穷举本实用新型的所有可行的方式，也不用于限制本实用新型的保护范围。

本实用新型中所提及的“径向”指的是传动轴的直径所在方向，所提及的“轴向”指的是传动轴的中心轴线所在方向，所提及的“周向”是指绕传动轴的中心轴线的方向，所提及的“叶轮的背面”指的是叶轮的与背面壳体相对的一面。

下面结合图2-图3介绍本实用新型的具体实施方式。

图2示出了本实用新型的离心式压缩机的结构图，图3示出了图2中的A部的结构放大图。

如图2和图3所示，本实用新型提供了一种离心式压缩机，其包括传动轴1、叶轮2、涡壳3、扩压器4、背面壳体5、轴封6、轴承7和高速电机。

传动轴1贯穿开设于背面壳体5的中心的通孔53，在传动轴1与背面壳体5之间设置有例如迷宫轴封那样的轴封6。轴封6的另一端具有在整圈范围内朝向径向外侧突出的凸缘部61。当轴封6配置于传动轴1与背面壳体5之间时，该凸缘部61抵接于背面壳体5的背面。此外，关于迷宫轴封的具体结构，可采用本领域的常规设计，在此省略说明。此外，轴封并不限于迷宫轴封，还可以是干气密封、碳环密封等。

叶轮2固定设置于传动轴1的贯穿背面壳体5的一端，且叶轮2的背面与背面壳体5之间存在空隙，以容许叶轮2旋转。具体而言，传动轴1的一端贯穿设于叶轮2的中心的中心孔，并且利用锁紧螺母从传动轴1的一端拧紧，由此将叶轮2固定设置于传动轴1的一端。叶轮2的背面呈圆形。

高速电机包括定子8和转子9，定子8与转子9隔有间隔地环绕转子9设置，转子9固定安装于传动轴1的另一端侧，即与叶轮2所在侧相反的一侧。高速电机通过定子8和转子9之间的相互作用力促使传动轴1绕传动轴1的中心轴线转动。

此外，在传动轴1上，在轴封6与转子9之间设有轴承7。优选地，轴承7为空气轴承或磁轴承。

涡壳3围绕叶轮2固定设置于背面壳体5，涡壳3包括吸气口31和涡旋流路33，且涡壳3与背面壳体5之间形成有扩压流路32。其中，吸气口31与扩压流路32通过叶轮2与涡壳3之间的间隙连通，扩压流路32与涡旋流路33连通。扩压器4固定设置于涡壳3，且位于扩压流路32中，用于对气体进行减速。

接下来，详细说明背面壳体5的构造。

背面壳体5具有第一壁面51和第二壁面52，该第一壁面51与叶轮2的背面21相对置，该第二壁面52朝向轴承7所在侧。在第一壁面51和第二壁面52之间开设有气体通路54和通孔53。该气体通路54贯穿背面壳体5，详见后述。该通孔53大致位于背面壳体5的中心部位，供传动轴1贯穿其中。

气体通路54包括开口于第一壁面51的进气口541、开口于第二壁面52的出气口542和位于进气口541和出气口542之间的气体通道543。该气体通道543在背面壳体5内部将进气口541与出气口542连通起来。进气口541设于在径向上靠近轴线的部位，出气口542设于在径向上远离轴线中心的部位并位于轴承的径向外侧。由此，使出气口542在径向上远离轴承7。

在本实施例中，气体通道543优选呈阶梯状延伸，详细而言，先自进气口541朝向轴向延伸，继而在背面壳体5内部沿与该轴向延伸方向垂直的径向延伸，而后朝向出气口542沿轴向延伸。当以阶梯状形成气体通道543时，能够增加气体通道543的流动阻力，由此能够避免吸入到叶轮2与涡壳3之间的间隙的气体大量自气体通道543泄漏。但并不限于此，气体通道543也可以直接将进气口541与出气口542倾斜的连通起来，只要能够将高温高压气体自进气口541引导至出气口542即可。

气体在气体通路54内的流动阻力小于气体在传动轴1与轴封6之间的间隙的流动阻力。由此，能够促使泄漏气体优先经由气体通路54朝向外部排出。

优选地，气体通路54有多个，多个气体通路54沿周向隔开大致相同间隔地设置于背面壳体5。优选地，进气口541、出气口542和气体通道543的横截面的形状均为圆形。优选地，出气口542设于在径向上尽可能远离轴线中心的部位，以尽可能远离轴承7。

接下来，说明离心式压缩机的工作过程。

离心式压缩机工作时，叶轮2从吸气口31吸入气体，将气体排向扩压流路32，经过扩压流路32升压后的气体进入涡旋流路33中。其中，叶轮2排出的气体有部分会进入叶轮2的背面21与第一壁面51之间的空隙中。当高温高压气体进入上述空隙时，该空隙中的气体的气压大于背面壳体5的第二壁面52侧的气体的气压，该高温高压气体将通过气体通路54排出至背面壳体5的右侧。此外，由于气体流过该气体通路54的气体阻力低于在轴封6处泄漏气体的流动阻力，因此泄漏气体的大部分(近90％)将优先从该气体通路54朝向外部泄漏，而不会经由轴封6朝向轴承7泄漏。

通过采用上述技术方案，根据本实用新型的离心式压缩机至少具有以下优点中的一个：

(1)在本实用新型的离心式压缩机中，通过在背面壳体另外设置气体通路，能够利用该气体通路将叶轮的背面与背面壳体的第一壁面之间的空隙中的高温高压气体引导至离心式压缩机外部的气体中，能够减少空隙中的高温高压气体通过轴封与传动轴之间的缝隙朝向轴承泄漏的泄漏量，提高离心式压缩机的工作性能。

(2)在本实用新型的离心式压缩机中，空隙中的高温高压气体通过轴封与传动轴之间的缝隙朝向轴承泄漏的泄漏量的大大减少，使得轴承可以靠近轴封设置，轴封和轴承之间无需预留用以排出高温高压气体的空隙。相应地，传动轴的长度缩短，转子能够承受的临界转速增大，转子能够带动叶轮高速运转以获得足够的输出压力。

以上的具体实施方式对本实用新型的技术方案进行了详细地阐述，但是还需要补充说明的是：

1、虽然在上述实施方式中说明了气体通路的出气口开设于背面壳体的第二壁面，但是本实用新型不限于此，出气口也可以开设于背面壳体的与第二壁面垂直的侧壁面，只要能够将空隙中的高温高压气体引导至离心式压缩机外部的气体中即可。

2、虽然在上述实施方式中说明了气体通道的横截面的形状为圆形，但是本实用新型不限于此，气体通道的横截面的形状可以为多边形或其它不规则形状，气体通道的横截面的大小可以处处相等，也可以是不等的。

3、上述说明中以离心式压缩机为例进行了说明，但是本实用新型还包括鼓风机等需要减少气体的轴向泄漏量的情形。

4、在上述实施方式中，以在高速电机的传动轴的一侧设有离心式压缩机构的例子进行了说明，但本实用新型并不限定于此，也可以在高速电机的传动轴的两侧各设有离心式压缩机构。

另外，本实用新型的保护范围不限于上述具体实施方式中的具体实施例，而是只要满足本实用新型的权利要求中的技术特征的组合就落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

该离心式压缩机具有如下构造：在该离心式压缩机的位于叶轮的背面的背面壳体的部分的内部设置泄漏气体排出用的气体通路，该气体通路在传动轴的轴线中心附近设置进气口，在径向上远离所述轴线中心的部分设置出气口，由此将来自所述叶轮的背面的泄漏气体的大部分从在径向上远离所述轴线中心的位置排出，减少在轴向上自轴封和所述传动轴之间的间隙泄漏的气体。

2.根据权利要求1所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

该离心式压缩机包括所述背面壳体、贯穿该背面壳体的所述传动轴、设于该背面壳体与所述传动轴之间的所述轴封、设于所述传动轴的一端的所述叶轮、设于所述传动轴的另一端侧的轴承，

该背面壳体设有气体通路，该气体通路的进气口位于在径向上靠近所述传动轴的轴线的部位，出气口位于在径向上远离所述传动轴的轴线的部位，该气体通路贯通所述背面壳体。

3.根据权利要求2所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

所述背面壳体具有第一壁面和第二壁面，该第一壁面与所述叶轮的背面相对置，该第二壁面朝向所述轴承所在侧，所述进气口开设于所述第一壁面，所述出气口开设于所述第二壁面。

4.根据权利要求1所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

所述气体通路为多个，多个所述气体通路在周向上隔开相同间隔地设置。

5.根据权利要求1所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

所述气体通路包括气体通道，该气体通道在所述背面壳体的内部将所述进气口和所述出气口连通起来，所述气体通道呈阶梯状延伸。

6.根据权利要求2所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

还包括高速电机，所述高速电机包括定子和转子，所述转子固定安装于所述传动轴，所述定子环绕所述转子设置，所述轴承位于所述转子与所述轴封之间。

7.根据权利要求1所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

所述轴封为迷宫轴封或干气密封或碳环密封。

8.根据权利要求2所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

所述轴承为空气轴承或磁轴承。

9.根据权利要求1所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

所述气体通路的气体流动阻力小于所述传动轴与所述轴封之间的间隙的气体流动阻力。

10.根据权利要求1所述的高速电机驱动的离心式压缩机，其特征在于，

还包括涡壳，所述涡壳包括吸气口和涡旋流路，所述涡壳围绕所述叶轮固定连接于所述背面壳体，且所述涡壳与所述背面壳体之间形成有扩压流路；所述吸气口与所述扩压流路通过所述叶轮连通，所述扩压流路与所述涡旋流路连通。

11.一种高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，

该鼓风机具有如下构造：在该鼓风机的位于叶轮的背面的背面壳体的部分的内部设置泄漏气体排出用的气体通路，该气体通路在传动轴的轴线中心附近设置进气口，在径向上远离所述轴线中心的部分设置出气口，由此将来自所述叶轮的背面的泄漏气体的大部分从在径向上远离所述轴线中心的位置排出，减少在轴向上自轴封和所述传动轴之间的间隙泄漏的气体。

12.根据权利要求11所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，

该鼓风机包括所述背面壳体、贯穿该背面壳体的所述传动轴、设于该背面壳体与所述传动轴之间的所述轴封、设于所述传动轴的一端的所述叶轮、设于所述传动轴的另一端侧的轴承，

该背面壳体设有气体通路，该气体通路的进气口位于在径向上靠近所述传动轴的轴线的部位，出气口位于在径向上远离所述传动轴的轴线的部位，该气体通路贯通所述背面壳体。

13.根据权利要求12所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，

所述背面壳体具有第一壁面和第二壁面，该第一壁面与所述叶轮的背面相对置，该第二壁面朝向所述轴承所在侧，所述进气口开设于所述第一壁面，所述出气口开设于所述第二壁面。

14.根据权利要求11所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，

所述气体通路为多个，多个所述气体通路在周向上隔开相同间隔地设置。

15.根据权利要求11所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，

所述气体通路包括气体通道，该气体通道在所述背面壳体的内部将所述进气口和所述出气口连通起来，所述气体通道呈阶梯状延伸。

16.根据权利要求12所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，

还包括高速电机，所述高速电机包括定子和转子，所述转子固定安装于所述传动轴，所述定子环绕所述转子设置，所述轴承位于所述转子与所述轴封之间。

17.根据权利要求11所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，

所述轴封为迷宫轴封或干气密封或碳环密封。

18.根据权利要求12所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，

所述轴承为空气轴承或磁轴承。

19.根据权利要求11所述的高速电机驱动的鼓风机，其特征在于，

所述气体通路的气体流动阻力小于所述传动轴与所述轴封之间的间隙的气体流动阻力。

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