CN215860849U - 一种余压回收节能压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及余压回收领域，尤其涉及一种余压回收节能压缩机。该压缩机包括磁悬浮电机、膨胀蜗壳和压缩蜗壳；磁悬浮电机包括电机外壳、电机定子、电机轴和磁轴承装置；电机轴设置有电机转子、驱动涡轮和从动叶轮，电机定子与电机转子相对齐；膨胀蜗壳设置有径向的进气增速通道和轴向的出气稳流通道，进气增速通道与驱动涡轮的径向进气端相连通，出气稳流通道与驱动涡轮的轴向出气端相连通；压缩蜗壳设置有轴向的进气集流通道和径向的排气扩压通道，进气集流通道与从动叶轮的轴向进气端相连通，排气扩压通道与从动叶轮的径向出气端相连通。该压缩机对废弃压缩空气进行回收利用，同时省去了换热的处理步骤。

Description

一种余压回收节能压缩机

技术领域

本实用新型涉及余压回收领域，尤其涉及一种余压回收节能压缩机。

背景技术

余压余热回收是指企业在生产过程中释放出来多余的副产热能、压差能，这些副产热能、压差能在一定的经济技术条件下可以回收利用。余热余压回收利用主要来自高温气体、液体、固体的热能和化学反应产生的热能，余压余热回收主要应用在钢铁、煤炭、建材、化工、纺织和冶金等行业。

中国实用新型专利申请（公开号CN107621093A，公开日：20180123）公开了一种基于余压回收的蒸发冷却器过冷的CO2冷冻冷藏系统，包括余压回收的蒸发冷却器辅助过冷系统和中低温冷冻冷藏系统；余压回收的蒸发冷却器辅助过冷系统包括中温级膨胀机、低温级膨胀机、水分配系统、脱水器、盘管、风扇、电机、水泵和电源管理系统；中低温冷冻冷藏系统包括中温级压缩机、低温级压缩机、气体冷却器、中温蒸发器、低温蒸发器、储液器、节流阀和电子膨胀阀。本实用新型实现中温级和低温级两个温度等级，采用双级压缩，低温级排气与中温级蒸发器出口流体混合，之后通过中温级压缩机压缩，系统节能高效。

现有技术存在以下不足：工业废弃压缩空气需要进行换热和膨胀两个步骤处理后直接排入大气中，换热和膨胀两个步骤增加了废弃压缩空气的处理步骤；同时，直接排入大气不能对其进行回收利用也浪费了废弃压缩空气中的能量。

发明内容

本实用新型的目的是：针对上述问题，提出利用废弃压缩空气的压力推动驱动涡轮将压力势能转为从动叶轮的动能以对废弃压缩空气进行回收利用，减少磁悬浮电机需要提供的能量；同时，废弃压缩空气通过驱动涡轮时温度也会因气体膨胀而降低，省去了换热的处理步骤的一种余压回收节能压缩机。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种余压回收节能压缩机，该压缩机包括磁悬浮电机、膨胀蜗壳和压缩蜗壳；磁悬浮电机包括电机外壳、电机定子、电机轴和磁轴承装置；电机定子固定嵌设在电机外壳内，磁轴承装置套设在电机轴上；电机轴设置有电机转子、驱动涡轮和从动叶轮，电机定子与电机转子相对齐；驱动涡轮和从动叶轮分别与电机轴两端同轴固定连接，并且驱动涡轮和从动叶轮分别位于膨胀蜗壳和压缩蜗壳的腔体内；膨胀蜗壳设置有径向的进气增速通道和轴向的出气稳流通道，进气增速通道与驱动涡轮的径向进气端相连通，出气稳流通道与驱动涡轮的轴向出气端相连通；压缩蜗壳设置有轴向的进气集流通道和径向的排气扩压通道，进气集流通道与从动叶轮的轴向进气端相连通，排气扩压通道与从动叶轮的径向出气端相连通。

作为优选，驱动涡轮采用半开式叶轮结构，并且驱动涡轮的叶片采用三元流叶片。

作为优选，驱动涡轮的三元流叶片为钛合金材料。

作为优选，从动叶轮采用闭式叶轮结构，并且从动叶轮的叶片采用三元流叶片。

作为优选，从动叶轮的三元流叶片为航天锻铝材料。

作为优选，进气集流通道和径向的排气扩压通道之间设置有迷宫密封，迷宫密封用于防止排气扩压通道内的高压气体泄漏至压力较低的进气集流通道；排气扩压通道内设置有扩压导叶，扩压导叶用于对从动叶轮流出的被加速空气进行整流，提高从动叶轮压缩效率。

作为优选，驱动涡轮的出气端和从动叶轮的进气端都设置有整流罩。

作为优选，磁轴承装置包括径向磁轴承、轴向磁轴承和径轴向传感器，电机轴固定设置有径向轴承转子、推力盘和被测体；两个径向磁轴承分别套设在电机轴两端，径向磁轴承支撑端与径向轴承转子相对齐，轴向磁轴承的限位部分别位于推力盘轴向两侧；多个径轴向传感器的感应端分别与相应位置的被测体位置相对应。

作为优选，磁悬浮电机还包括保护轴承座和保护轴承；多个保护轴承分别套设在电机轴两端，保护轴承外圈与保护轴承座过盈配合，保护轴承内圈与电机轴之间存在间隙。

作为优选，电机外壳设置有水冷通道，水冷通道为螺旋形状，并且水冷通道的首尾端分别用于连接进水装置和排水装置。

本实用新型采用上述技术方案的一种余压回收节能压缩机的优点是：

在工作时：电机定子通过驱动电机转子进而带动电机轴转动，同时，工业废弃压缩空气从进气增速通道进入并且通过自身膨胀推动驱动涡轮转动后从出气稳流通道排出；驱动涡轮转动为电机轴转动提供一部分动力进而带动从动叶轮转动；从动叶轮将空气从进气集流通道吸入并且对空气压缩后从排气扩压通道排出完成工业废弃压缩空气的回收利用过程。而此种方式中，工业废弃压缩空气通过自身膨胀推动驱动涡轮转动时，温度也会因气体膨胀而降低，省去了换热的步骤。同时，因工业废弃压缩空气的压力不稳定，不能稳定的带动从动叶轮生产稳定的压缩空气，因此在设置有磁悬浮永磁同步高速电机；磁悬浮电机的电机定子在驱动电机轴转动时，工业废弃压缩空气通过推动驱动涡轮转动进而为电机轴转动提供一部分动力；从而减少了磁悬浮电机需要提供的能量，实现了对工业废弃压缩空气中的能量的回收利用。也使得磁悬浮电机在利用废弃压缩空气的同时，还能保证压缩空气的压力和流量，为工业生产使用；从而实现对工业废弃压缩空气进行回收利用，避免了废弃压缩空气中能量的浪费。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为压缩蜗壳的结构示意图。

图3为电机外壳的结构示意图。

图4为膨胀蜗壳的结构示意图。

图5为电机轴的结构示意图。

23-进气导叶、24-磁钢、25-护套、26-硅钢片、L1-废弃压缩空气流动方向、L2-空气流动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的说明。

实施例1

如图1-5所示的一种余压回收节能压缩机，该压缩机包括磁悬浮电机1、膨胀蜗壳2和压缩蜗壳3；磁悬浮电机1包括电机外壳11、电机定子12、电机轴13和磁轴承装置14；电机定子12固定嵌设在电机外壳11内，磁轴承装置14套设在电机轴13上；电机轴13设置有电机转子15、驱动涡轮16和从动叶轮17，电机定子12与电机转子15相对齐；驱动涡轮16和从动叶轮17分别与电机轴13两端同轴固定连接，并且驱动涡轮16和从动叶轮17分别位于膨胀蜗壳2和压缩蜗壳3的腔体内；膨胀蜗壳2设置有径向的进气增速通道21和轴向的出气稳流通道22，进气增速通道21与驱动涡轮16的径向进气端相连通，出气稳流通道22与驱动涡轮16的轴向出气端相连通；压缩蜗壳3设置有轴向的进气集流通道31和径向的排气扩压通道32，进气集流通道31与从动叶轮17的轴向进气端相连通，排气扩压通道32与从动叶轮17的径向出气端相连通。在工作时：1）电机定子12通过驱动电机转子15进而带动电机轴13转动，同时，工业废弃压缩空气从进气增速通道21进入并且通过自身膨胀推动驱动涡轮16转动后从出气稳流通道22排出；2）驱动涡轮16转动为电机轴13转动提供一部分动力进而带动从动叶轮17转动；3）从动叶轮17将空气从进气集流通道31吸入并且对空气压缩后从排气扩压通道32排出完成工业废弃压缩空气的回收利用过程。而此种方式中，工业废弃压缩空气通过自身膨胀推动驱动涡轮16转动时，温度也会因气体膨胀而降低，省去了换热的步骤。同时，因工业废弃压缩空气的压力不稳定，不能稳定的带动从动叶轮17生产稳定的压缩空气，因此在设置有磁悬浮永磁同步高速电机；磁悬浮电机1的电机定子12在驱动电机轴13转动时，工业废弃压缩空气通过推动驱动涡轮16转动进而为电机轴13转动提供一部分动力；从而减少了磁悬浮电机1需要提供的能量，实现了对工业废弃压缩空气中的能量的回收利用。也使得磁悬浮电机1在利用废弃压缩空气的同时，还能保证压缩空气的压力和流量，为工业生产使用；从而实现对工业废弃压缩空气进行回收利用，避免了废弃压缩空气中能量的浪费。

驱动涡轮16采用半开式叶轮结构，并且驱动涡轮16的叶片采用三元流叶片。驱动涡轮16的三元流叶片为钛合金材料。钛合金材料的三元流叶片具有多变效率高，性能稳定，易加工的优点。同时，膨胀蜗壳2上设置有进气导叶23，用于工业废弃压缩空气流入驱动涡轮16时对其进行整流，提高驱动涡轮16驱动效率。

从动叶轮17采用闭式叶轮结构，并且从动叶轮17的叶片采用三元流叶片。从动叶轮17的三元流叶片为航天锻铝材料。航天锻铝材料的三元流叶片具有多变效率高，性能稳定，易加工的优点。

如图2所示，进气集流通道31和径向的排气扩压通道32之间设置有迷宫密封33，迷宫密封33用于防止排气扩压通道32内的高压气体泄漏至压力较低的进气集流通道31；排气扩压通道32内设置有扩压导叶34，扩压导叶34用于对从动叶轮17流出的被加速空气进行整流，提高从动叶轮17压缩效率。

如图1所示，驱动涡轮16的出气端和从动叶轮17的进气端都设置有整流罩161。

磁轴承装置14包括径向磁轴承141、轴向磁轴承142和径轴向传感器143，电机轴13固定设置有径向轴承转子、推力盘131和被测体132；两个径向磁轴承141分别套设在电机轴13两端，径向磁轴承141支撑端与径向轴承转子相对齐，轴向磁轴承142的限位部分别位于推力盘131轴向两侧；多个径轴向传感器143的感应端分别与相应位置的被测体132位置相对应。电机定子12驱动电机转子15转动后，径向磁轴承141通过驱动径向轴承转子对电机轴13进行径向支撑，轴向磁轴承142通过驱动推力盘131对电机轴13进行轴向限位进而实现电机轴13在径向和轴向的支撑限位。同时，多个径轴向传感器143通过检测被测体132的径向和轴向的位置来确定电机轴13的径向和轴向的位置，以实现对电机轴13的限位。

磁悬浮电机1还包括保护轴承座18和保护轴承19；多个保护轴承19分别套设在电机轴13两端，保护轴承19外圈与保护轴承座18过盈配合，保护轴承19内圈与电机轴13之间存在间隙。当设备突然断电或者停机时，径向磁轴承141和轴向磁轴承142失去磁力不能对电机轴13进行支撑限位，此时电机轴13下落并且与保护轴承18内圈相接触被保护轴承18支撑；从而避免电机突然断电或者停机时电机轴13突然下落引起径向磁轴承141和轴向磁轴承142等重要零件的损坏。

如图3所示，电机外壳11设置有水冷通道111，水冷通道111为螺旋形状，并且水冷通道111的首尾端分别用于连接进水装置和排水装置。水冷通道111中的冷却液用于对磁悬浮电机1进行散热。

Claims (10)

1.一种余压回收节能压缩机，其特征在于，该压缩机包括磁悬浮电机（1）、膨胀蜗壳（2）和压缩蜗壳（3）；磁悬浮电机（1）包括电机外壳（11）、电机定子（12）、电机轴（13）和磁轴承装置（14）；电机定子（12）固定嵌设在电机外壳（11）内，磁轴承装置（14）套设在电机轴（13）上；电机轴（13）设置有电机转子（15）、驱动涡轮（16）和从动叶轮（17），电机定子（12）与电机转子（15）相对齐；驱动涡轮（16）和从动叶轮（17）分别与电机轴（13）两端同轴固定连接，并且驱动涡轮（16）和从动叶轮（17）分别位于膨胀蜗壳（2）和压缩蜗壳（3）的腔体内；膨胀蜗壳（2）设置有径向的进气增速通道（21）和轴向的出气稳流通道（22），进气增速通道（21）与驱动涡轮（16）的径向进气端相连通，出气稳流通道（22）与驱动涡轮（16）的轴向出气端相连通；压缩蜗壳（3）设置有轴向的进气集流通道（31）和径向的排气扩压通道（32），进气集流通道（31）与从动叶轮（17）的轴向进气端相连通，排气扩压通道（32）与从动叶轮（17）的径向出气端相连通。

2.根据权利要求1所述一种余压回收节能压缩机，其特征在于，驱动涡轮（16）采用半开式叶轮结构，并且驱动涡轮（16）的叶片采用三元流叶片。

3.根据权利要求2所述一种余压回收节能压缩机，其特征在于，驱动涡轮（16）的三元流叶片为钛合金材料。

4.根据权利要求1所述一种余压回收节能压缩机，其特征在于，从动叶轮（17）采用闭式叶轮结构，并且从动叶轮（17）的叶片采用三元流叶片。

5.根据权利要求4所述一种余压回收节能压缩机，其特征在于，从动叶轮（17）的三元流叶片为航天锻铝材料。

6.根据权利要求1所述一种余压回收节能压缩机，其特征在于，进气集流通道（31）和径向的排气扩压通道（32）之间设置有迷宫密封（33），迷宫密封（33）用于防止排气扩压通道（32）内的高压气体泄漏至压力较低的进气集流通道（31）；排气扩压通道（32）内设置有扩压导叶（34），扩压导叶（34）用于对从动叶轮（17）流出的被加速空气进行整流，提高从动叶轮（17）压缩效率。

7.根据权利要求1所述一种余压回收节能压缩机，其特征在于，驱动涡轮（16）的出气端和从动叶轮（17）的进气端都设置有整流罩（161）。

8.根据权利要求1所述一种余压回收节能压缩机，其特征在于，磁轴承装置（14）包括径向磁轴承（141）、轴向磁轴承（142）和径轴向传感器（143），电机轴（13）固定设置有径向轴承转子、推力盘（131）和被测体（132）；两个径向磁轴承（141）分别套设在电机轴（13）两端，径向磁轴承（141）支撑端与径向轴承转子相对齐，轴向磁轴承（142）的限位部分别位于推力盘（131）轴向两侧；多个径轴向传感器（143）的感应端分别与相应位置的被测体（132）位置相对应。

9.根据权利要求1所述一种余压回收节能压缩机，其特征在于，磁悬浮电机（1）还包括保护轴承座（18）和保护轴承（19）；多个保护轴承（19）分别套设在电机轴（13）两端，保护轴承（19）外圈与保护轴承座（18）过盈配合，保护轴承（19）内圈与电机轴（13）之间存在间隙。

10.根据权利要求1所述一种余压回收节能压缩机，其特征在于，电机外壳（11）设置有水冷通道（111），水冷通道（111）为螺旋形状，并且水冷通道（111）的首尾端分别用于连接进水装置和排水装置。

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