CN216518800U - 多级离心压缩机 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种多级离心压缩机，设有轴(2)，轴上有多个叶片(3)，通过轴承(7)把轴安装在外壳(4)中，其特征在于，至少一个轴承设有轴承阻尼元件(10)，轴承阻尼元件由布置在轴或外壳与轴承之间的环(11)构成，环包括多个狭缝(12)，狭缝在轴向(X‑X')上穿过环的厚度并在距环的径向内表面(13a)和径向外表面(13b)的一定距离处，狭缝至少部分地重叠，其中，选项A：狭缝填充有液体，通过保护盖(17)封闭环的轴向环形表面(16)；或者选项B：环的两个轴向环形表面中的至少一者设有夹置在两个同心圆盘(21)或类似物之间的粘弹性材料或滞后阻尼材料，圆盘附接到环；或者选项C：狭缝填充有粘弹性材料。

Description

多级离心压缩机
技术领域
本实用新型涉及多级离心压缩机。
背景技术
已知在这种压缩机中，构成压缩机各个不同级的多个叶片安装在轴上，轴被轴颈支撑在外壳中。
通常，压缩机采用滚子轴承，因为典型的转速50Hz或60Hz不是太高。
轴上叶片的最大数量(即，最大级数)以及叶片可旋转的最大速度由转子动力学决定。更具体地，第一临界横向速度构成转速的绝对上限。
如果质量太大或轴太长，就可能会出现共振问题，产生的振动接近固有频率，但固有频率不能被超过。此问题主要发生在滚动轴承上，并且在较小程度上发生在滑动轴承或液体轴承上。缺乏足够阻尼来超过临界速度是该限制的主要原因。
因此，速度和叶片(即，级)数量受到动力学和由此产生的共振问题的限制。
已知多级离心压缩机中的最大级数被限制为取决于功率变例而异的数量。
为了解决共振问题，已知薄膜阻尼器或所谓的“挤压膜阻尼器”。
这些是基于液体(通常是油)在薄间隙中的阻尼效应。
这种薄膜阻尼器从例如WO 2019/002959已知。
这种已知阻尼器的缺点是必须存在对薄膜阻尼器的油供应。
这意味着，要实现这种油供应，必须存在油路、储油器和油泵。
由于已知的采用滚子轴承的多级离心压缩机在大多数情况下没有油泵等，但毕竟轴承通常是油脂润滑的或通过“飞溅油润滑”原理进行润滑的，因此使用这种阻尼器意味着附加成本和更庞大更复杂的机器。
因此，在已知多级离心压缩机中不使用这种阻尼器，因而压缩机在速度和级数方面受到限制。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供用于解决上述缺点和其他缺点中至少一个缺点的解决方案。
为此，本实用新型涉及一种多级离心压缩机，设有轴，轴上有多个叶片，其中，通过轴承把轴安装在外壳中，其特征在于，至少一个轴承设有轴承阻尼元件，轴承阻尼元件由布置在轴或外壳与轴承之间的环构成，其中，环包括多个狭缝，狭缝在轴向上穿过环的厚度并在距环的径向内表面和径向外表面的一定距离处，其中，狭缝至少部分地重叠，其中：
选项A：狭缝填充有液体，其中，通过保护盖封闭环的轴向环形表面；
或者：
选项B：环的两个轴向环形表面中的至少一者设有夹置在两个同心圆盘或类似物之间的粘弹性材料或滞后阻尼材料，圆盘附接到环；
或者：
选项C：狭缝填充有粘弹性材料。
狭缝的构造形成了径向弹簧机构。该机构的弹簧常数决定了临界速度的位置。这是在机器转速范围内的某处选择的。为了以有限动态放大超过临界速度(即，振动)，通过选项A、B或C中的一者向该弹性元件添加阻尼。
这里的“重叠”是指从环的中点或中心开始并与环相交的线将与相应狭缝相交。
这里的“狭缝”是指狭缝、裂缝、切口或类似物，其中，重要的是这些狭缝沿轴向延伸穿过环的整个厚度。
优点是，创建了轴承阻尼元件，不需要在狭缝中注入液体，因此不需要相关的液体回路、液体泵或储液器。
因此，轴承阻尼元件可容易地应用于多级离心压缩机中。
通过应用轴承阻尼元件，可避免共振问题，从而允许机器旋转得更快和/或通过在轴上设置额外叶片来提供额外级。
尽管对于选项A来说狭缝中存在有液体，但不必连续地补充液体，因为保护盖将使液体保留在狭缝中。
在本文中，不排除在保护盖与环的轴向环形表面之间存在填充有液体的空间。
保护盖可以按照不同方式设计，优选地由弹性体(诸如橡胶)制成。
例如，保护盖可以是具有一定柔性的3D打印结构，或者可以是具有口琴状结构的薄壁保护盖。
然而，应当清楚的是，许多不同变例都是可以的。
对于选项B，粘弹性材料(诸如橡胶)或滞后阻尼材料(诸如金属网)借助两个同心圆盘或类似物来与环平行布置。
另外，在此情况下，同心圆盘可以按照不同方式实施，但在最简单的实施例中它们是两个扁平圆盘，可例如借助螺钉或螺栓来固定到环。
因此，可向在环的一侧或环的两侧上的轴向环形表面提供这样的同心圆盘，粘弹性材料或滞后阻尼材料设于同心圆盘之间。
粘弹性材料可以是例如O形环，滞后阻尼材料可以是例如金属网(“金属丝网”)。
重要的是要注意，在此情况下，如果阻尼足够则通常不需要液体，但这仍然可与小间隙中存在液体相结合来增加阻尼。以此方式，油阻尼与橡胶密封件相结合。
另外，对于选项C，不存在液体。设置在狭缝中的粘弹性材料优选地是通过硫化而附接到狭缝中的橡胶。
狭缝优选地完全填充有粘弹性材料。
根据一实施例，在选项A的情况下，保护盖由弹性体制成。
根据一实施例，在选项A的情况下，保护盖是具有柔性的3D打印结构。
根据一实施例，在选项A的情况下，保护盖是薄壁保护盖，其具有口琴状结构。
根据一实施例，在选项B的情况下，狭缝中不存在液体。
根据一实施例，在选项B的情况下，粘弹性材料包括O形环，或者滞后阻尼材料包括金属网。
根据一实施例，环的两个轴向环形表面都设有粘弹性材料或滞后阻尼材料。
根据一实施例，在选项C的情况下，粘弹性材料是通过硫化附接到狭缝中的橡胶。
根据一实施例，轴承是滚动轴承。
根据一实施例，仅在轴的一端处的轴承具有轴承阻尼元件。
根据一实施例，轴承阻尼元件位于轴的非从动端上。
根据一实施例，液体是油。
根据一实施例，环包括至少三个狭缝。
根据一实施例，狭缝具有阻尼部，阻尼部的最大宽度为0.5毫米、或最大宽度0.2毫米、或最大宽度1.15毫米。
根据一实施例，狭缝具有弹簧部，弹簧部的最小宽度为0.5毫米。
根据一实施例，轴上有多于十个叶片
附图说明
为了更好地说明本实用新型的特性，在下文中，作为非限制性示例，参考附图描述本实用新型的多级离心压缩机的若干优选实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本实用新型的多级离心压缩机；
图2是图1中F2所示部分的实际实施例；
图3示出了来自图2的轴承阻尼元件的环的实际实施例；
图4更详细地示出了图2的轴承阻尼元件；
图5和图6示出了图4的两个变例。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了根据本实用新型的多级离心压缩机1。
多级离心压缩机基本上包括轴2，轴2上具有多个叶片3，其中，轴2可旋转地安装在外壳4中。
在本例中存在八个叶片3，但不排除存在超过八个或甚至超过十个叶片3。
如已知的，外壳2设有入口5和出口6。
轴2两侧借助轴承7来轴颈支撑。
在本例中轴承7是滚动轴承，尤其是双列深沟滚珠轴承。
轴2的一端8是从动端8，即，驱动器(例如马达形式的驱动器)连接到这端，以使轴2能够旋转。驱动器在图中未示出。
轴2的另一端9是非从动端。
根据本实用新型，至少一个轴承7设有轴承阻尼元件10。
在本例中，但对于本实用新型并非必要地，仅在轴2的一端9处轴承7设置有轴承阻尼元件10。
在本例中，这涉及的是轴2的非从动端9。
这样做的优点是使轴承阻尼元件10的维护更简单。
当然，不排除在轴2的两端8、9处轴承7都设有轴承阻尼元件10。
在图2中示出了轴的非从动端9上的相应轴承7具有轴承阻尼元件10。
根据本实用新型，轴承阻尼元件10由环11构成，环11布置在外壳4与相应轴承7之间。当然，不排除轴承阻尼元件10布置在轴2与轴承7之间。
图3中详细地示出了环11。
环11包括多个狭缝12，所述多个狭缝12沿轴向X-X'穿过环11的厚度并与环11的径向内表面13a和径向外表面13b间隔开。
优选地存在至少三个狭缝12，其中，至少一半的狭缝12具有一个或多个阻尼部14a，阻尼部14a的最大宽度为0.5毫米、优选地最大0.2毫米、并且更优选地最大1.15毫米。
阻尼部14a优选地是同心的并且不彼此重叠。
这些阻尼部14a优选地包围环的中心或中点15的超过80％并且更优选地超过90％。
除了阻尼部14a以外，优选地至少一个狭缝12还具有一个或多个弹簧部14b，弹簧部的最小宽度大于优选至少0.5毫米的宽度。
弹簧部14b的宽度优选地为阻尼部14a宽度的至少两倍、更优选地至少三倍。
根据本实用新型，狭缝12至少部分地彼此重叠。
如已经提到的，这里的“重叠的狭缝”是指从环11的中点或中心开始并与环11相交的线将与相应的狭缝12相交。
“至少部分地”是指狭缝12在其长度的至少一部分上彼此重叠，但不是必须在其整个长度上重叠。
优选地，狭缝12的弹簧部14b至少部分地与阻尼部14a重叠。
另外，阻尼部14a优选地比弹簧部14b更远离环11的中心或中点15。
环11的另一个实施例还可包括仅具有阻尼部14a或仅具有弹簧部14b的狭缝12。如下面将解释的，仅具有阻尼部14a的实施例将优选地与选项A一起应用，从而产生“挤压膜”效果。在选项B和C的情况下，这种薄阻尼部14a几乎没什么用，因为阻尼是平行于狭缝12实现的。在本例中，将优选地使用狭缝12仅具有弹簧部14b的实施例，弹簧部将主要具有弹性效果。
较窄或较薄的阻尼部14a优选地通过诸如‘EDM’或‘放电加工’的金属丝火花工艺制造。
较宽的弹簧部14b可使用水射流或铣削工艺制造。
对于轴承阻尼元件10的其他实施方式，根据本实用新型存在若干选项，这在图4至图6中示出。
如图4所示，根据本实用新型的第一选项A涉及的是狭缝12填充有液体的实施例。这种液体具有粘性性质，例如(但不必须)是油。
通过保护盖17来封闭环11的轴向环形表面16。
在所示的示例中，保护盖17由弹性体制成，例如由橡胶制成。
通过螺栓或螺钉18把保护盖17紧固到环11的轴向环形表面16上。
当然，其他紧固方法也是可以的，只要它们不阻碍弹性作用并且因此也不阻碍阻尼即可。
在保护盖17与环的轴向环形表面16之间存在填充有液体的空间19。
替代地，保护盖17可以是具有一定柔性的3D打印结构。
这意味着保护盖17由于其结构因而是柔性的或可变形的。
众所周知，通过3D打印可以实现复杂的结构和形状，从而可创建具有必要柔性的结构。
例如，保护盖17可以是具有口琴状结构的薄壁保护盖。众所周知，这种口琴状结构是柔性且可变形的。
如图5和图6所示，根据本实用新型的第二选项B涉及的是环11的两个轴向环形表面16中的至少一者设有夹置在两个同心的圆盘21或类似物之间的粘弹性材料或滞后阻尼材料20的实施例，圆盘21附接到环11上。
与保护盖17一样，圆盘21可用螺栓或螺钉18或以某种其他方式紧固。
圆盘21可以按照多种不同形式来实施。
在图5和图6中，圆盘21具有略微异形的径向内表面或径向外表面22，以能够容纳粘弹性材料或滞后阻尼材料20。
对于选项B，液体不必存在于狭缝12中。
粘弹性材料可以是O形环23，如图5所示；而滞后阻尼材料可以是金属网24(或“金属丝网”)，如图6所示。
尽管在图5和图6中，具有粘弹性材料或滞后阻尼材料20的同心圆盘21仅附接到环11的一侧，但不排除环11的两个轴向环形表面16都设有粘弹性材料或滞后阻尼材料20。
图中未示出的第三选项C涉及的是狭缝12填充有粘弹性材料的实施例。
该粘弹性材料例如是橡胶，其通过硫化而附接到狭缝12中。
狭缝12仅具有弹簧部14b。
这种实施例的优点是无需将保护盖17或同心圆盘21附接到环11。
多级离心压缩机1的操作非常简单并如下所述。
在离心压缩机1的操作期间，驱动器将使轴2旋转，因此叶片3将经由入口5吸入空气，空气被逐步压缩，然后经由出口6离开离心压缩机1。
在操作期间将产生振动，应当阻尼该振动以确保不会发生共振问题。
轴承阻尼元件10将阻尼这些振动。
在图4的情况下，狭缝12中的液体将会创建薄膜阻尼，其将提供阻尼。
保护盖17将液体保持在狭缝12中，使得液体不会流出；由于保护盖由弹性体制成，因此当环11在振动作用下变形时保护盖将一起移动。
对于选项B，如图5和图6所示，粘弹性材料或滞后阻尼材料20将变形以阻尼振动，而环11如前所述提供一定柔性。
在选项C的情况下，较厚的弹簧部14b将被硫化，其中，狭缝12中的粘弹性材料将具有与图4的实施例的狭缝12中的液体相同的功能。
由于轴承阻尼元件10对振动的阻尼，因此将避免共振问题。这将允许离心压缩机1旋转得更快和/或增加更多级。
本实用新型不限于作为示例描述且在图中示出的实施例，而是可在不脱离本实用新型范围的情况下以多种形式和尺寸来实现根据本实用新型的多级离心压缩机。

Claims (16)

1.一种多级离心压缩机，设有轴(2)，轴上有多个叶片(3)，其中，通过轴承(7)把轴(2)安装在外壳(4)中，其特征在于，至少一个轴承(7)设有轴承阻尼元件(10)，轴承阻尼元件由布置在轴(2)或外壳(4)与轴承(7)之间的环(11)构成，其中，环(11)包括多个狭缝(12)，狭缝在轴向(X-X')上穿过环(11)的厚度并在距环(11)的径向内表面(13a)和径向外表面(13b)的一定距离处，其中，狭缝(12)至少部分地重叠，其中：
选项A：狭缝(12)填充有液体，其中，通过保护盖(17)封闭环(11)的轴向环形表面(16)；
或者：
选项B：环(11)的两个轴向环形表面(16)中的至少一者设有夹置在两个同心圆盘(21)之间的粘弹性材料或滞后阻尼材料(20)，圆盘(21)附接到环(11)；
或者：
选项C：狭缝(12)填充有粘弹性材料。
2.根据权利要求1所述的多级离心压缩机，其特征在于，在选项A的情况下，保护盖(17)由弹性体制成。
3.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，在选项A的情况下，保护盖(17)是具有柔性的3D打印结构。
4.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，在选项A的情况下，保护盖(17)是薄壁保护盖，其具有口琴状结构。
5.根据权利要求1所述的多级离心压缩机，其特征在于，在选项B的情况下，狭缝(12)中不存在液体。
6.根据权利要求1所述的多级离心压缩机，其特征在于，在选项B的情况下，粘弹性材料包括O形环(23)，或者滞后阻尼材料包括金属网(24)。
7.根据权利要求5或6所述的多级离心压缩机，其特征在于，环(11)的两个轴向环形表面(16)都设有粘弹性材料或滞后阻尼材料。
8.根据权利要求1所述的多级离心压缩机，其特征在于，在选项C的情况下，粘弹性材料是通过硫化附接到狭缝(12)中的橡胶。
9.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，轴承(7)是滚动轴承。
10.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，仅在轴(2)的一端处的轴承(7)具有轴承阻尼元件(10)。
11.根据权利要求10所述的多级离心压缩机，其特征在于，轴承阻尼元件(10)位于轴(2)的非从动端(9)上。
12.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，液体是油。
13.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，环(11)包括至少三个狭缝(12)。
14.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，狭缝(12)具有阻尼部(14a)，阻尼部的最大宽度为0.5毫米、或最大宽度0.2毫米、或最大宽度1.15毫米。
15.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，狭缝(12)具有弹簧部(14b)，弹簧部的最小宽度为0.5毫米。
16.根据权利要求1或2所述的多级离心压缩机，其特征在于，轴(2)上有多于十个叶片(3)。
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