CN212803628U - 一种磁悬浮离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于压缩机技术领域，公开了一种磁悬浮离心压缩机，所述压缩机包括：电机驱动子系统、气动子系统及磁悬浮轴承支撑子系统；所述电机驱动子系统驱动压缩机一体式转轴旋转，带动气动子系统中的叶轮做功，所述磁悬浮轴承支撑子系统至少包含：磁悬浮轴承和保护轴承；所述磁悬浮轴承包含两组径向磁悬浮轴承和一组轴向磁悬浮轴承；所述保护轴承包括两组径向保护轴承和一组轴向保护轴承，解决了传统压缩机系统总体重量及尺寸大，占地面积大等系列问题。

Description

一种磁悬浮离心压缩机

技术领域

本实用新型属于压缩机技术领域，具体涉及一种磁悬浮离心压缩机。

背景技术

传统的离心压缩机采用机械轴承支撑，为保障压缩机正常运转，需配套油路润滑系统，对机械轴承进行润滑和冷却，为防止润滑油进入压缩机气动部分及电机腔体，还需设有密封阻油环。因油路润滑系统及密封阻油环等的存在，压缩机系统总体重量及尺寸大，占地面积大。

实用新型内容

针对背景技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种磁悬浮离心压缩机，解决了传统压缩机系统总体重量及尺寸大，占地面积大等系列问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。

一种磁悬浮离心压缩机，所述压缩机包括：电机驱动子系统、气动子系统及磁悬浮轴承支撑子系统；所述电机驱动子系统驱动压缩机一体式转轴旋转，带动气动子系统中的叶轮做功，所述磁悬浮轴承支撑子系统至少包含：磁悬浮轴承和保护轴承；

所述磁悬浮轴承包含两组径向磁悬浮轴承和一组轴向磁悬浮轴承；

所述保护轴承包括两组径向保护轴承和一组轴向保护轴承。

本实用新型技术方案的特点和进一步的改进为：

(a)两组径向磁悬浮轴承分别记为第一径向磁悬浮轴承1和第二径向磁悬浮轴承3；

第一径向磁悬浮轴承1位于电机与气动子系统之间，第二径向磁悬浮轴承 3位于电机另一侧，轴向磁悬浮轴承4靠近第二径向磁悬浮轴承3，位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端。

(b)所述磁悬浮轴承还包含轴端吸力盘组件5，安装在轴向磁悬浮轴承4 上，位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端。

(c)所述压缩机一体式转轴8为电机转子23、第一径向磁轴承转子24、第二径向磁轴承转子22、轴向磁轴承吸力盘21及主轴25的集成；

其中，轴向磁轴承吸力盘21装配在主轴25的一端，再在主轴25上依次装配第二径向磁轴承转子22、电机转子23、第一径向磁轴承转子24。

(d)所述气动子系统中的转子包括一级叶轮13、一级调垫20、轴套19、二级叶轮15、二级调垫18、平衡盘17和推力盘16；

推力盘16、平衡盘17、二级调垫18、二级叶轮15、轴套19、一级调垫20、一级叶轮13依次压紧，并通过拧紧螺钉14将气动子系统转子与一体式转轴8 紧固，组成压缩机转子组件。

(e)两组径向保护轴承分别记为第一径向保护轴承12和第二径向保护轴承6；

第一径向保护轴承12位于一级叶轮13与二级叶轮15之间，第二径向保护轴承6位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端，轴向保护轴承9位于平衡盘17 和推力盘16之间。

(f)所述磁悬浮轴承均为混合型磁悬浮轴承。

(g)所述保护轴承均采用碳石墨材料制作。

本实用新型提供的一种磁悬浮离心压缩机，包括电机驱动系统、气动系统及磁悬浮轴承支撑系统。电机驱动系统驱动压缩机转轴高速旋转，带动气动系统中的叶轮等零件做功。磁悬浮轴承支撑系统包含2组径向磁悬浮轴承和1组轴向磁悬浮轴承，使压缩机转轴在空中稳定悬浮。磁悬浮轴承支撑系统还包含径向及轴向保护轴承，在压缩机非工作状态下，为叶轮及电机主轴的转子组件提供支撑；压缩机正常停机时，保证转子组件安全着陆；磁悬浮轴承失效时，最大限度降低转子组件对磁悬浮轴承系统的损坏。本实用新型提供的一种磁悬浮离心压缩机，总体重量及尺寸小，占地面积小，适用于对重量及尺寸要求严格的压缩机应用领域。本实用新型可以广泛应用于采用同类结构的离心式压缩机，离心式压气机等，本实用新型涉及的磁悬浮轴承结构还可以应用于离心泵、发动机等，具有较大的实用价值。

附图说明

图1是一种磁悬浮离心压缩机结构图；

图2是一种磁悬浮离心压缩机转子组件结构图；

图3是一体式转轴结构图；

其中：1-第一径向磁悬浮轴承定子、2-电机定子、3-第二径向磁悬浮轴承定子、4-轴向磁悬浮轴承定子、5-轴端吸力盘组件、6-第二径向保护轴承、7-压缩机壳体、8-一体式转轴、9-轴向保护轴承、10-蜗壳、11-扩压器、12-第一径向保护轴承、13-一级叶轮、14-拧紧螺钉、15-二级叶轮、16-推力盘、17-平衡盘、 18-二级调垫、19-轴套、20一级调垫、21-轴向磁轴承吸力盘、22-第二径向磁轴承转子、23-电机转子、24-第一径向磁轴承转子、25-主轴。

具体实施方式

本实用新型提供一种磁悬浮离心压缩机，如图1所示，包括径向磁轴承定子1、3、电机定子2、轴向磁轴承定子4、轴端吸力盘组件5、径向保护轴承6、 12、压缩机壳体7、一体式转轴8、轴向保护轴承9、蜗壳10、扩压器11、叶轮13、15、拧紧螺钉14。其中，蜗壳10、扩压器11及叶轮13、15组成了气动系统。

电机驱动一体式转轴高速旋转，带动气动系统中的叶轮等零件做功。磁悬浮轴承使一体式转轴等在空中稳定悬浮。保护轴承为一体式转轴等提供支撑及安全着陆，并对磁悬浮轴承起保护作用。

进一步的，叶轮包括一级叶轮13和二级叶轮15。

进一步的，气动系统为两级离心压缩，两级位于压缩机的同侧，为单悬臂结构。

进一步的，如图2所示，气动系统中的转子包括一级叶轮13、一级调垫2 0、轴套19、二级叶轮15、二级调垫18、平衡盘17和推力盘16，16、17、18、 15、19、20、13依次压紧，通过拧紧螺钉14将气动系统转子与一体式转轴8 紧固，组成了压缩机转子组件。

进一步的，拧紧螺钉14的螺纹为与压缩机旋向相反的左旋螺纹。

进一步的，如图3所示，所述一体式转轴8为电机转子23、第一径向磁轴承转子24、第二径向磁轴承转子22、轴向磁轴承吸力盘21及主轴25的集成， 21装配在25的一端，再在25上依次装配22、23、24。

进一步的，所述电机为高速大功率永磁同步电机。

进一步的，压缩机壳体上设有为电机冷却用蛇型槽，采用与压缩机工质相同的制冷剂为电机冷却。

进一步的，所述磁悬浮轴承包含2组径向磁悬浮轴承和1组轴向磁悬浮轴承，径向磁悬浮轴承包括第一径向磁悬浮轴承1和第二径向磁悬浮轴承3。

进一步的，第一径向磁悬浮轴承1位于电机与气动系统之间，第二径向磁悬浮轴承3位于电机另一侧，轴向磁悬浮轴承4靠近第二径向磁悬浮轴承3，位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端。

进一步的，所述径向和轴向磁悬浮轴承均为混合型磁悬浮轴承，均包括永磁体和电磁体等部分，由永磁体负责提供主要悬浮力，由电磁体负责将偏移的转子拉回中心位置，这种结构的磁悬浮轴承能耗较少。

进一步的，所述保护轴承包括2组径向保护轴承和1组轴向保护轴承，径向保护轴承包括第一径向保护轴承12和第二径向保护轴承6。

进一步的，第一径向保护轴承12位于一级叶轮13与二级叶轮15之间，第二径向保护轴承6位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端，轴向保护轴承9位于平衡盘17和推力盘16之间。

进一步的，所述径向和轴向保护轴承均为自润滑性较好的碳石墨材料。

进一步的，轴端吸力盘组件5内含永磁体，对一体式转轴产生持续吸力，可抵消部分因叶轮旋转产生的气动轴向力。

1)该压缩机气动系统为两级离心压缩，两级位于压缩机的同侧，为单悬臂结构；

2)拧紧螺钉采用与压缩机旋向相反的左旋螺纹，在一定预紧力作用下，实现叶轮等气动转子与一体式转轴的固连，能够保证压缩机在整个转动过程中，转子组件始终为一紧固、牢靠的整体；

3)一体式转轴为电机转子、径向磁轴承转子、轴向磁轴承吸力盘及主轴等的集成；

4)该压缩机电机为高速大功率永磁同步电机；

5)压缩机壳体上设有为电机冷却用蛇型槽，采用与压缩机工质相同的制冷剂为电机冷却；

6)该压缩机磁悬浮轴承系统包括2组径向磁悬浮轴承和1组轴向磁悬浮轴承，径向磁悬浮轴承位于电机两端，轴向磁悬浮轴承位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端；

7)径向和轴向磁悬浮轴承均为混合型磁悬浮轴承，均包括永磁体和电磁体等部分，由永磁体负责提供主要悬浮力，由电磁体负责将偏移的转子拉回中心位置，磁悬浮轴承能耗较少；

8)压缩机保护轴承包括2组径向保护轴承和1组轴向保护轴承，第一径向保护轴承位于两级叶轮之间，第二径向保护轴承位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端，轴向保护轴承位于平衡盘和推力盘之间；

9)径向和轴向保护轴承均采用自润滑性较好的碳石墨材料；

轴端吸力盘组件内含永磁体部件，对一体式转轴产生持续吸力，可抵消部分气动轴向力。

本实用新型提供的一种磁悬浮离心压缩机，包括电机驱动系统、气动系统及磁悬浮轴承支撑系统。电机驱动系统驱动压缩机转轴高速旋转，带动气动系统中的叶轮等零件做功。磁悬浮轴承支撑系统包含2组径向磁悬浮轴承和1组轴向磁悬浮轴承，使压缩机转轴在空中稳定悬浮。磁悬浮轴承支撑系统还包含径向及轴向保护轴承，在压缩机非工作状态下，为叶轮及电机主轴的转子组件提供支撑；压缩机正常停机时，保证转子组件安全着陆；磁悬浮轴承失效时，最大限度降低转子组件对磁悬浮轴承系统的损坏。本实用新型提供的一种磁悬浮离心压缩机，总体重量及尺寸小，占地面积小，适用于对重量及尺寸要求严格的压缩机应用领域。本实用新型可以广泛应用于采用同类结构的离心式压缩机，离心式压气机等，本实用新型涉及的磁悬浮轴承结构还可以应用于离心泵、发动机等，具有较大的实用价值。

Claims (8)

1.一种磁悬浮离心压缩机，所述压缩机包括：电机驱动子系统、气动子系统及磁悬浮轴承支撑子系统；所述电机驱动子系统驱动压缩机一体式转轴旋转，带动气动子系统中的叶轮做功，其特征在于，所述磁悬浮轴承支撑子系统至少包含：磁悬浮轴承和保护轴承；

所述磁悬浮轴承包含两组径向磁悬浮轴承和一组轴向磁悬浮轴承；

所述保护轴承包括两组径向保护轴承和一组轴向保护轴承。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮离心压缩机，其特征在于，两组径向磁悬浮轴承分别记为第一径向磁悬浮轴承(1)和第二径向磁悬浮轴承(3)；

第一径向磁悬浮轴承(1)位于电机与气动子系统之间，第二径向磁悬浮轴承(3)位于电机另一侧，轴向磁悬浮轴承(4)靠近第二径向磁悬浮轴承(3)，位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮离心压缩机，其特征在于，所述磁悬浮轴承还包含轴端吸力盘组件(5)，安装在轴向磁悬浮轴承(4)上，位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端。

4.根据权利要求2所述的一种磁悬浮离心压缩机，其特征在于，所述压缩机一体式转轴(8)为电机转子(23)、第一径向磁轴承转子(24)、第二径向磁轴承转子(22)、轴向磁轴承吸力盘(21)及主轴(25)的集成；

其中，轴向磁轴承吸力盘(21)装配在主轴(25)的一端，再在主轴(25)上依次装配第二径向磁轴承转子(22)、电机转子(23)、第一径向磁轴承转子(24)。

5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮离心压缩机，其特征在于，所述气动子系统中的转子包括一级叶轮(13)、一级调垫(20)、轴套(19)、二级叶轮(15)、二级调垫(18)、平衡盘(17)和推力盘(16)；

推力盘(16)、平衡盘(17)、二级调垫(18)、二级叶轮(15)、轴套(19)、一级调垫(20)、一级叶轮(13)依次压紧，并通过拧紧螺钉(14)将气动子系统转子与一体式转轴(8)紧固，组成压缩机转子组件。

6.根据权利要求1所述的一种磁悬浮离心压缩机，其特征在于，两组径向保护轴承分别记为第一径向保护轴承(12)和第二径向保护轴承(6)；

第一径向保护轴承(12)位于一级叶轮(13)与二级叶轮(15)之间，第二径向保护轴承(6)位于远离叶轮侧的一体式转轴的轴端，轴向保护轴承(9)位于平衡盘(17)和推力盘(16)之间。

7.根据权利要求1所述的一种磁悬浮离心压缩机，其特征在于，所述磁悬浮轴承均为混合型磁悬浮轴承。

8.根据权利要求1所述的一种磁悬浮离心压缩机，其特征在于，所述保护轴承均采用碳石墨材料制作。

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