CN212055116U - 一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机，旨在提供一种，其技术方案要点是，包括壳体、设于壳体一侧内部的进气通道，所述进气通道一侧的上下两端固定连接有进气气封环，所述进气气封环远离进气通道的一侧设有离心叶轮，所述离心叶轮上连通设有扩压器流道，所述扩压器流道上连通设有蜗壳流道，所述离心叶轮远离进气通道的一端设有叶轮平衡活塞，所述叶轮平衡活塞远离进气通道的一端设有平衡活塞气封环，所述蜗壳流道远离进气通道的一侧设有与其互相连通的压缩机进气口，所述压缩机进气口远离进气通道的一端设有电机定子，所述电机定子远离进气通道的一端设有螺杆阳转子轴，所述螺杆阳转子轴的顶部设有螺杆阴转子轴。

Description

一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机

技术领域

本实用新型涉及螺杆压缩机技术领域，特别是涉及一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机。

背景技术

螺杆压缩机具有运行压头高，对湿压缩容忍余量大，运行范围宽广，适用于多种制冷剂应用时，可以通过较小的改动来适应不同制冷剂的热物性和压缩特点，达到较高的运行效率等特点，因此大量的应用于冷冻冷藏机组以及风冷热泵机组中。

冷冻冷藏机组，其吸气饱和温度会低到-40℃，而排气饱和温度会高达40℃，其压头高达80℃左右，采用带无级内容积比调节机械机构及变频容量调节的螺杆式压缩机，在冷冻冷藏机组中仍然具有较高的运行效率。在风冷热泵机组中，尤其是热泵运行工况，蒸发温度会低到-25℃左右，而冷凝温度会达到最高55℃。在制冷空调、冷冻冷藏行业内，活塞压缩机运行的压头较高，甚至高于螺杆机，但是其噪声振动都较大，不同制冷剂的适用性差，对湿压缩时严重的吸气带液容忍度小，同样的制冷量下，活塞压缩机的体积更大，安装操作会较为麻烦。单级或者多级离心式压缩机的单位制冷量的体积远小于螺杆压缩机，其体积小，结构极其紧凑，其更加适用于压头要求小，冷量大的制冷系统的应用场合，对于高压头和高压比，湿压缩工况，如冷冻冷藏机组或风冷热泵机组，其单独应用很难胜任。

离心压缩机是速度型压缩机，叶轮的吸气口吸气流量大，因此容积制冷量大，例如某种型号的单级离心的叶轮直径为135mm时，其吸气口的直径可达叶轮直径的50%左右，在空调工况6℃/38℃运行工况，体积流量875m3/h，制冷量185Ton；而同样螺杆转子直径135mm时，长径比1.4时，其理论体积流量为255m3/h，制冷量55Ton。离心压缩机的叶轮和螺杆机的转子都是运动部件来产生气体压缩和压力提升。

离心压缩机是速度型压缩机，叶轮对气体的做功一方面提高吸入气体的流速，另一方面提高吸入气体的压力，在叶轮下游的扩压器和蜗壳等运动部件中，经叶轮提高后的高速气流的动能会再次转化成压力能，压力进一步提升，气流速度降低，因此离心压缩机的压力提升主要来自于叶轮的做功，制冷量和运行压头都取决于离心压缩机的转速会有多快，离心压缩机的压头（排气饱和温度减去吸气饱和温度的差值）越高，要求叶轮转速越高,也就是压缩机运行的马赫数越高，在6℃/38℃的运行工况下，单级离心压缩机的机器马赫数会达到1.35，转速高达25500rpm，两级离心压缩机的机器马赫数取决于各级的压头的分配，平均的机器马赫数约为0.8，转速约为15500rpm。速度型压缩机的特点是，压缩机能运行的压头、冷量是由压缩机本身决定的，运行马赫数不变时，即近似认为转速不变时，随着制冷量的提高，运行的压头会降低，直至堵塞工况，离心叶轮的多余的排气是无法排出的，只能通过气封通道内部泄漏和内循环；随着制冷量的降低，运行的压头会逐渐提高，直至脱流失速，此时叶轮的排气完全被阻塞，随后气体累积后压力提升气体排出，背压再次增大，叶轮排气再次阻塞，周而复始。因此在设计吸气流量下，在给定的最高运行压头时，系统外压超过此压头，即出现脱流失速；换句话说，就是在给定最高运行压头时，有最小的吸气流量，小于此吸气流量，即出现脱流失速。

螺杆压缩机是容积型压缩机，运行转速越高，排量越大，制冷剂的体积和质量流量也就越大，转速与压比无关。螺杆压缩机运行的压比（排气压力和吸气压力的比值）是由螺杆转子对的压缩行程决定的，压缩行程越长，即轴向和径向排气口的机械内容积比Vi越高，不考虑欠压缩运行，可高效运行的压比就会越高，机械结构的设计来保证运行压比和制冷系统的压比相匹配，压比匹配，效率高；压比不匹配，效率损失，损失的效率即为过压缩和欠压缩部分的压缩功被消耗。容积式压缩机的好处是强制排气，即使压缩机内压缩的内压比小于或者大于制冷系统背压对应的外压比，即螺杆压缩机欠压缩或者过压缩运行时，损失的是都是效率，但螺杆压缩机运行是正常的，不会出现所谓的堵塞和脱流失速。

考虑到螺杆压缩机和离心压缩机属于完全不同类型的压缩机，其特性完全不同，应用的时候必须充分考虑二者的不同，又发挥二者各自的优势。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机。

本实用新型进一步限定的技术方案是：一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机，包括壳体、设于壳体一侧内部的进气通道，所述进气通道一侧的上下两端固定连接有进气气封环，所述进气气封环远离进气通道的一侧设有离心叶轮，所述离心叶轮上连通设有扩压器流道，所述扩压器流道上连通设有蜗壳流道，所述离心叶轮远离进气通道的一端设有叶轮平衡活塞，所述叶轮平衡活塞远离进气通道的一端设有平衡活塞气封环，所述蜗壳流道远离进气通道的一侧设有与其互相连通的压缩机进气口，所述压缩机进气口远离进气通道的一端设有电机定子，所述电机定子远离进气通道的一端设有螺杆阳转子轴，所述螺杆阳转子轴的顶部设有螺杆阴转子轴。

进一步的，所述电机定子的内部连接有电机转子，所述电机转子靠近进气通道的一端安装有低速大齿轮，所述低速大齿轮的顶部安装有高速小齿轮，所述电机转子的另一端与螺杆阴转子轴进行安装适配，所述低速大齿轮的外部套设有第一径向轴承，所述高速小齿轮的外部套设有第二径向轴承，所述离心叶轮受高速小齿轮驱动。

进一步的，所述第二径向轴承远离进气通道的一端连接有止推轴承，所述止推轴承远离第二径向轴承的一端连接有高速止推套环，所述高速止推套环远离第二径向轴承的一端连接有反向止推轴承。

进一步的，所述螺杆阳转子轴靠近进气通道的一端开设有螺杆转子吸气端油路，所述螺杆阳转子轴的外部套设有阳转子吸气端轴承，所述螺杆阴转子轴的外部连接有阴转子吸气端轴承，所述螺杆阴转子轴远离进气通道的一端设有螺杆转子供油油路，所述螺杆阳转子轴位于螺杆转子供油油路另一端的外部套设有阳转子排气端轴承，所述阳转子排气端轴承与螺杆转子供油油路之间设有阳转子排气端气封环，所述螺杆阴转子轴位于螺杆转子供油油路另一端的外部套设有阴转子排气端轴承，所述阴转子排气端轴承与螺杆转子供油油路之间设有阴转子排气端气封环，所述阴转子排气端气封环与阳转子排气端气封环之间设有螺杆转子排气端油路，所述壳体上位于阴转子排气端气封环的顶部设有螺杆转子排气端供油孔，所述壳体上位于阴转子吸气端轴承的顶部设有螺杆转子吸气端供油孔。

进一步的，所述壳体上位于止推轴承的顶部设有止推轴承供油孔，所述壳体内位于止推轴承供油孔的底部设有油路通道，所述壳体上位于油路通道的底部设有止推轴承回油孔。

进一步的，所述壳体上位于电机定子的顶部设有喷液冷却进液孔，所述壳体底部位于止推轴承回油孔的一侧设有回液口，所述电机定子的外部套设有喷液冷却环，所述喷液冷却环上设有环向分液通道，所述环向分液通道的底部设有径向喷嘴，所述径向喷嘴的一侧设有轴向喷嘴。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型中，单机双级离心增压混合式螺杆压缩机内置于一个压缩机壳体内部为一个整体式的压缩机，采用串联气动布局设计，速度型吸气增压机构采用高速转动的离心叶轮运动机械及静止压力回收机构以充分利用离心叶轮的优势，在低蒸发压力，低吸气密度的稀薄制冷剂气体环境下实现超大吸气流量，低压头运行高效率的目的。

（2）本实用新型中，背靠背的单机双级离心/螺杆压缩机，电机置中，一端通过增速齿轮拖动离心叶轮转动，另一端直连螺杆阳转子拖动螺杆转自对转动，轴系为并联轴系设计，气动布局为离心叶轮压缩为低压级，螺杆转子压缩为第二级，离心叶轮压缩为高转速运行，螺杆转子压缩为低转速运行，冲分考虑到了速度型和容积型压缩机的不同特点。

（3）本实用新型中，离心机的设计电机冷却回路是独立于气流回路的，这是由于气流无需先经过电机再经过了离心叶轮，所以采用了喷液冷却环的设计。螺杆转子的电机冷却是采用吸气先流经电机先冷却电机后再进入螺杆转子吸气容积的，但这样的设计的电机冷却效果随着压头和转速的变化会变差，因此主要采用离心压缩机的思路实现喷液冷却电机，喷液后的制冷剂气体和液体和中间压力的吸气一起再进入到电机冷却电机后再进入到螺杆转子的吸气容积，又具有螺杆压缩机的优点，电机冷却简单可靠，互为补充。

（4）本实用新型中，容积型螺杆转子机械将经离心叶轮机械增压后的较高的中间压力和提高气体密度后的气体通过螺杆转子啮合压缩行程实现高压比排气，强制排气，充分利用螺杆压缩机的压缩行程长，大压比高效率运行和容积式强制强制排气的特点。

附图说明

图1是实施例1中混合式螺杆压缩机截面图一；

图2是实施例1中混合式螺杆压缩机截面图二；

图3是实施例1中电机冷却喷液环的示意图。

图中，1、进气通道；2、离心叶轮；3、扩压器流道；4、蜗壳流道；5、叶轮平衡活塞；6、进气气封环；7、平衡活塞气封环；8、低速大齿轮；9、高速小齿轮；10、电机转子；11、螺杆阳转子轴；12、螺杆阴转子轴；13、第二径向轴承；14、第一径向轴承；15、止推轴承；16、反向止推轴承；17、高速止推套环；18、电机定子；19、阳转子吸气端轴承；20、阳转子排气端轴承；21、阴转子吸气端轴承；22、阴转子排气端轴承；23、阳转子排气端气封环；24、阴转子排气端气封环；25、壳体；26、压缩机进气口；27、止推轴承供油孔；28、止推轴承回油孔；29、油路通道；30、喷液冷却进液孔；31、回液口；32、环向分液通道；33、轴向喷嘴；34、径向喷嘴；35、喷液冷却环；36、螺杆转子排气端供油孔；37、螺杆转子吸气端供油孔；38、螺杆转子排气端油路；39、螺杆转子吸气端油路；40、螺杆转子供油油路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机，如图1、图2及图3所示，其外部设有一壳体25，壳体25内部的一侧设有进气通道1，进气通道1一侧的上下两端固定连接有进气气封环6，进气气封环6远离进气通道1的一侧设有离心叶轮2，离心叶轮2上连通设有扩压器流道3，扩压器流道3上连通设有蜗壳流道4，离心叶轮2、扩压器流道3与蜗壳流道4组成一组，共两组以进气通道1的中心轴呈现镜像对称分布在壳体25内部，离心叶轮2远离进气通道1的一端设有叶轮平衡活塞5，叶轮平衡活塞5远离进气通道1的一端设有平衡活塞气封环7，蜗壳流道4远离进气通道1的一侧设有与其互相连通的压缩机进气口26，压缩机进气口26远离进气通道1的一端设有电机定子18，电机定子18远离进气通道1的一端设有螺杆阳转子轴11，所螺杆阳转子轴11的顶部设有螺杆阴转子轴12。

如图1、图2及图3所示，进气通道1中进气为饱和温度为-25℃的气体，气体经离心叶轮2加压并提高转速后进入到平行壁面的扩压器流道3，在扩压器流道3内，高速气流的流通截面积逐渐增大，气流速度逐渐降低并转化成压力能，继续流经渐扩形蜗壳流道4时，由于流通截面积缓慢的增大，气流速度再次降低并转化成压力能，叶轮为主要的压缩过程的运动机构，压头的65%是在叶轮流动来实现的，剩余的扩压器提升压头占比25%，蜗壳提升压头占比约10%。提升压力后的制冷剂密度提高，蒸发压力提高，蜗壳出口的排出气体的饱和温度为-5℃，蜗壳流道4和压缩机进气口26连接在一起，压缩机进气口26为第二级螺杆转子的进气口，螺杆转子的吸气饱和温度为-5℃，气体进入电机非螺杆转子侧，故气体必须先流经电机定子18和电机转子10的气隙通道，冷却电机转子10和冷却电机定子18绕组线圈后进入到螺杆阳转子轴11和螺杆阴转子轴12，气体经螺杆阳转子轴11和螺杆阴转子轴12后排出高温高压的制冷剂气体，排气饱和温度为55℃。

如图1、图2及图3所示，电机定子18的内部连接有电机转子10，电机转子10靠近进气通道1的一端安装有低速大齿轮8，低速大齿轮8的顶部安装有高速小齿轮9，电机转子10的另一端与螺杆阴转子轴12进行安装适配，低速大齿轮8的外部套设有第一径向轴承14，高速小齿轮9的外部套设有第二径向轴承13，离心叶轮2受高速小齿轮9驱动。

如图1、图2及图3所示，第二径向轴承13远离进气通道1的一端连接有止推轴承15，止推轴承15远离第二径向轴承13的一端连接有高速止推套环17，高速止推套环17远离第二径向轴承13的一端连接有反向止推轴承16，采用止推轴承15、反向止推轴承16和高速止推套环17承受轴系的双向的轴向载荷，保证叶轮径向和轴向的对中，保证机械安全和瞬态（如喘振，脱流失速）稳定运行，防止出现机械磨损。

如图1、图2及图3所示，螺杆阳转子轴11靠近进气通道1的一端开设有螺杆转子吸气端油路39，螺杆阳转子轴11的外部套设有阳转子吸气端轴承19，螺杆阴转子轴12的外部连接有阴转子吸气端轴承21，螺杆阴转子轴12远离进气通道1的一端设有螺杆转子供油油路40，螺杆阳转子轴11位于螺杆转子供油油路40另一端的外部套设有阳转子排气端轴承20，阳转子排气端轴承20与螺杆转子供油油路40之间设有阳转子排气端气封环23，螺杆阴转子轴12位于螺杆转子供油油路40另一端的外部套设有阴转子排气端轴承22，阴转子排气端轴承22与螺杆转子供油油路40之间设有阴转子排气端气封环24，阴转子排气端气封环24与阳转子排气端气封环23之间设有螺杆转子排气端油路38，壳体25上位于阴转子排气端气封环24的顶部设有螺杆转子排气端供油孔36，壳体25上位于阴转子吸气端轴承21的顶部设有螺杆转子吸气端供油孔37。

如图1、图2及图3所示，所述壳体25上位于止推轴承15的顶部设有止推轴承供油孔27，所述壳体25内位于止推轴承供油孔27的底部设有油路通道29，所述壳体25上位于油路通道29的底部设有止推轴承回油孔28。

如图1、图2及图3所示，所述壳体25上位于电机定子18的顶部设有喷液冷却进液孔30，所述壳体25底部位于止推轴承回油孔28的一侧设有回液口31，所述电机定子18的外部套设有喷液冷却环35，所述喷液冷却环35上设有环向分液通道32，所述环向分液通道32的底部设有径向喷嘴34，所述径向喷嘴34的一侧设有轴向喷嘴33。

如图1、图2及图3所示，从冷凝器液相管路引入的制冷剂液体经喷液冷却进液孔30，在电机的两端分别开了两个喷液冷却进液孔30，液体进入到喷液冷却环35的环形通道内在，然后沿着均布的多个轴向喷嘴33与径向喷嘴34，将液体雾化后弥散状喷洒道电机绕组线圈的表面，吸收电机的热量，壳体25内为-5℃的中间温度，吸热后闪发的制冷剂气体随着蜗壳流道4排气一起进入到电机转子10和电机定子18的气缝，冷却电机转子10后进入到螺杆阳转子轴11与螺杆阴转子轴12的吸气口，少部分的未闪发的制冷剂液体通过回液通道返回到蒸发器的液体区。

上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机，包括壳体（25）、设于壳体（25）一侧内部的进气通道（1），其特征在于：所述进气通道（1）一侧的上下两端固定连接有进气气封环（6），所述进气气封环（6）远离进气通道（1）的一侧设有离心叶轮（2），所述离心叶轮（2）上连通设有扩压器流道（3），所述扩压器流道（3）上连通设有蜗壳流道（4），所述离心叶轮（2）远离进气通道（1）的一端设有叶轮平衡活塞（5），所述叶轮平衡活塞（5）远离进气通道（1）的一端设有平衡活塞气封环（7），所述蜗壳流道（4）远离进气通道（1）的一侧设有与其互相连通的压缩机进气口（26），所述压缩机进气口（26）远离进气通道（1）的一端设有电机定子（18），所述电机定子（18）远离进气通道（1）的一端设有螺杆阳转子轴（11），所述螺杆阳转子轴（11）的顶部设有螺杆阴转子轴（12）。

2.根据权利要求1所述的一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机，其特征在于：所述电机定子（18）的内部连接有电机转子（10），所述电机转子（10）靠近进气通道（1）的一端安装有低速大齿轮（8），所述低速大齿轮（8）的顶部安装有高速小齿轮（9），所述电机转子（10）的另一端与螺杆阴转子轴（12）进行安装适配，所述低速大齿轮（8）的外部套设有第一径向轴承（14），所述高速小齿轮（9）的外部套设有第二径向轴承（13），所述离心叶轮（2）受高速小齿轮（9）驱动。

3.根据权利要求2所述的一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机，其特征在于：所述第二径向轴承（13）远离进气通道（1）的一端连接有止推轴承（15），所述止推轴承（15）远离第二径向轴承（13）的一端连接有高速止推套环（17），所述高速止推套环（17）远离第二径向轴承（13）的一端连接有反向止推轴承（16）。

4.根据权利要求3所述的一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机，其特征在于：所述螺杆阳转子轴（11）靠近进气通道（1）的一端开设有螺杆转子吸气端油路（39），所述螺杆阳转子轴（11）的外部套设有阳转子吸气端轴承（19），所述螺杆阴转子轴（12）的外部连接有阴转子吸气端轴承（21），所述螺杆阴转子轴（12）远离进气通道（1）的一端设有螺杆转子供油油路（40），所述螺杆阳转子轴（11）位于螺杆转子供油油路（40）另一端的外部套设有阳转子排气端轴承（20），所述阳转子排气端轴承（20）与螺杆转子供油油路（40）之间设有阳转子排气端气封环（23），所述螺杆阴转子轴（12）位于螺杆转子供油油路（40）另一端的外部套设有阴转子排气端轴承（22），所述阴转子排气端轴承（22）与螺杆转子供油油路（40）之间设有阴转子排气端气封环（24），所述阴转子排气端气封环（24）与阳转子排气端气封环（23）之间设有螺杆转子排气端油路（38），所述壳体（25）上位于阴转子排气端气封环（24）的顶部设有螺杆转子排气端供油孔（36），所述壳体（25）上位于阴转子吸气端轴承（21）的顶部设有螺杆转子吸气端供油孔（37）。

5.根据权利要求4所述的一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机，其特征在于：所述壳体（25）上位于止推轴承（15）的顶部设有止推轴承供油孔（27），所述壳体（25）内位于止推轴承供油孔（27）的底部设有油路通道（29），所述壳体（25）上位于油路通道（29）的底部设有止推轴承回油孔（28）。

6.根据权利要求5所述的一种单机双极并联轴系的混合式螺杆压缩机，其特征在于：所述壳体（25）上位于电机定子（18）的顶部设有喷液冷却进液孔（30），所述壳体（25）底部位于止推轴承回油孔（28）的一侧设有回液口（31），所述电机定子（18）的外部套设有喷液冷却环（35），所述喷液冷却环（35）上设有环向分液通道（32），所述环向分液通道（32）的底部设有径向喷嘴（34），所述径向喷嘴（34）的一侧设有轴向喷嘴（33）。

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