CN218093561U

CN218093561U - 一种离心式压缩机的轴向力调整结构

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Publication number: CN218093561U
Application number: CN202221691500.0U
Authority: CN
Inventors: 李琳; 张文静; 后藤英之; 范红亚
Original assignee: Mcquay Air Conditioning Refrigeration Suzhou Co Ltd
Current assignee: Mcquay Air Conditioning Refrigeration Suzhou Co Ltd
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2032-06-30

Abstract

一种离心式压缩机的轴向力调整结构，针对压缩机主体而设置；压缩机主体包括叶轮和主轴，叶轮装配于主轴的前端；轴向力调整结构包括平衡盘、第一密封环和第二密封环；平衡盘套设于主轴上，且平衡盘位于压缩机的排气腔与驱动腔之间；第一密封环套设于平衡盘的外侧壁上，第二密封环套设于叶轮前端的外侧壁上；叶轮的前端为压缩机的进气腔，排气腔位于叶轮的前端至平衡盘的前端之间，进气腔与排气腔通过第二密封环密封隔离；驱动腔位于平衡盘的后端，驱动腔与排气腔通过第一密封环密封隔离。本方案通过在主轴上增设平衡盘的设计达到调节轴向力的目的，该设计结构简单，改造便捷，且效果明显，使用寿命长，长期使用的可靠性高，便于维护。

Description

一种离心式压缩机的轴向力调整结构

技术领域

本实用新型涉及离心压缩机技术领域，具体涉及一种离心式压缩机的轴向力调整结构。

背景技术

离心式压缩机中作为流体机械的一种，在制冷领域获得了广泛应用。现有的离心式压缩机在大负载高速运行的工况下，叶轮高速运转，对气体做功从而使得气体产生的压力显著增大，进而导致主轴承受的向前轴向力显著增大，现有的方案通常选用与轴向力相匹配的滚动轴承承受轴向力，从而使整个轴系的轴向力平衡，以保证轴系稳定运行。然而在实际生产中却存在以下不足：一方面，高转速大负载的滚动轴承成本较为高昂，直接拉升了整机的成本；另一方面，若轴向力过高，以市面上现有的滚动轴承可能无法满足其使用要求。

为了解决上述问题，现有技术针对大负载高速运行的离心式压缩机提出了平衡轴向力的多种尝试。然而，这些现有的方案或多或少存在以下不足：

一、现有的轴向力平衡调节装置结构复杂，需要配套使用其他机构来实现轴向力平衡的目的，装置结构的增多使整个设备的成本提高；

二、现有的轴向力平衡装置的改造较为繁琐，平衡轴向力的效果无法得到保证；

三、在离心力压缩机工作过程中，使用现有的轴向力平衡装置，由于其高转速大负载的工作特点，容易出现局部磨损或断裂，因此该轴向力平衡装置的使用寿命较短，可靠性较低，不便于维护。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种离心式压缩机的轴向力调整结构。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种离心式压缩机的轴向力调整结构，针对压缩机主体而设置；所述压缩机主体包括叶轮和主轴，所述叶轮装配于所述主轴的前端；

所述轴向力调整结构包括平衡盘、第一密封环和第二密封环；

所述平衡盘套设于所述主轴上，且所述平衡盘位于压缩机的排气腔与驱动腔之间；

所述第一密封环套设于所述平衡盘的外侧壁上，所述第二密封环套设于所述叶轮前端的外侧壁上；

所述叶轮的前端为压缩机的进气腔，所述排气腔位于叶轮的前端至平衡盘的前端之间，进气腔与排气腔通过第二密封环密封隔离；所述驱动腔位于平衡盘的后端，驱动腔与排气腔通过第一密封环密封隔离。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.上述方案中，平衡盘呈圆盘状，且盘心位于主轴的轴线上。

2.上述方案中，所述驱动腔为电机腔或齿轮腔。

3.上述方案中，还包括一个低压腔，所述低压腔通过压力平衡管与所述驱动腔连接。

4.上述方案中，当进气腔内部的压强小于所述驱动腔内部的压强时，所述进气腔通过压力平衡管与所述驱动腔连接。

5.上述方案中，所述压力平衡管上设有调节阀。

6.上述方案中，还包括一个泄压阀，所述泄压阀连设于所述驱动腔上。

7.上述方案中，还包括一个传感器，所述传感器设于所述驱动腔中，与所述调节阀构成闭环的实时控制。

本实用新型的工作原理如下：

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：

1.本实用新型通过在主轴上增设平衡盘的设计达到调节轴向力的目的，结构简单，设备成本较低。

2.本实用新型只需在主轴上热套一平衡盘，改造便捷，且调节轴向力的作用明显。

3.本实用新型使用的平衡盘通过热套的方式设置在主轴上，不容易出现磨损或断裂，使用寿命长，可靠性较高，且便于维护。

附图说明

附图1为现有技术中的离心式压缩机主体的侧向剖视图；

附图2为实施例一的侧向剖视图；

附图3为实施例二的侧向剖视图；

附图4为实施例三的侧向剖视图；

附图5为实施例四的侧向剖视图。

以上附图中：1.叶轮；2.主轴；3.第二密封环；4.进气腔；5.排气腔；6.驱动腔；7.平衡盘；8.第一密封环；9.低压腔；10.压力平衡管；11.调节阀；12.泄压阀。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。

实施例一：

参见附图2所示，一种离心式压缩机的轴向力调整结构，针对压缩机主体而设置；所述压缩机主体包括叶轮1和主轴2，所述叶轮1装配于所述主轴2的前端。

所述轴向力调整结构包括平衡盘7、第一密封环8和第二密封环3。

所述平衡盘7呈圆盘状套设于所述主轴2上，即盘心位于主轴2的轴线上，且所述平衡盘7位于压缩机的排气腔5与驱动腔6之间，所述驱动腔6为电机腔或齿轮腔。

所述第一密封环8套设于所述平衡盘7的外侧壁上，所述第二密封环3套设于所述叶轮1前端的外侧壁上。

所述叶轮1的前端为压缩机的进气腔4，所述排气腔5位于叶轮1的前端至平衡盘7的前端之间，进气腔4与排气腔5通过第二密封环3密封隔离；所述驱动腔6位于平衡盘7的后端，驱动腔6与排气腔5通过第一密封环8密封隔离。

如图1所示，在没有所述轴向力调整结构的情况下，由于进气腔4内部压强为P1，叶轮1前端的直径为D1，所述压缩机主体受到进气腔4导致的向后轴向力F1，力的大小F1＝P1*π*D1²/4；

排气腔5内部压强为P2，叶轮1前端的直径为D1，所述压缩机主体受到排气腔5导致的向前轴向力F2，力的大小F2＝P2*π*D1²/4；

在离心式压缩机运转时，主轴2还承受了其他的轴向力，如齿轮啮合的轴向力、电磁拉力等，这些轴向力最终合力为一个向前的轴向力F0；

因此，当向前的力为正值且向后的力为负值时，主轴2最终承受的轴向力为Fa＝F0+F2-F1；由于在离心式压缩机大负载的工况下，所述排气腔5的压强P2大于所述进气腔4的压强P1，从而导致F2大于F1，进而导致所述Fa为一个向前的轴向力，且Fa的数值很大，进而影响轴承的使用寿命，最终导致离心式压缩机的整体性能下降。

由于排气腔5内部压强为P2，平衡盘7的直径为D2，所述平衡盘7前端受到的排气腔5导致的向后压力为F3，力的大小F3＝P2*π*D2²/4；

驱动腔6内部压强为P3，平衡盘7的直径为D2，所述平衡盘7后端受到的驱动腔6导致的向前压力为F4，力的大小F4＝P3*π*D2²/4；

平衡盘7上产生的向后轴向力为F3-F4，F3和F4大小与所述平衡盘7的直径有关；

如图2所示，当在离心式压缩机的驻足2上增设一个平衡盘7及第一密封环8后，F1和F2的数值保持不变，由于在主轴2上套设有一平衡盘7且所述平衡盘7位于所述排气腔5和所述驱动腔6之间，由于两个密封腔中分别有一P2和P3的压强，会对所述平衡盘7的前后两个表面产生两个不同的压力F3和F4，由于所述平衡盘7与所述主轴2为热套配合，最终这两个力F3和F4作用到主轴2上，进而影响所述主轴2承受的轴向力Fa的大小。

因此，当向前的力为正值且向后的力为负值时，主轴2最终承受的轴向力为Fa＝F0+F2-F1-(F3-F4)；

由于在离心式压缩机大负载的工况下，所述排气腔5的压强增大，从而导致所述排气腔5的压强P2大于所述驱动腔6的压强P3，从而导致F3大于F4，进而导致所述平衡盘7上最终受到力为一个向后的力，从而导致在平衡盘7附近形成一个向后的轴向力，从而抵消部分叶轮1附近形成向前的轴向力，进而减少所述主轴2承受的轴向力Fa的大小，进而提高轴承的使用寿命，最终提升离心式压缩机的运行可靠性。

实施例二：

参见附图3所示，与实施例一的不同之处在于：还包括一个低压腔9，所述低压腔9通过压力平衡管10与所述驱动腔6连接。

借此设计，通过将所述驱动腔6与低压腔9连接，从而减小P3的大小，从而减小F4的大小，从而增大在平衡盘7上产生的向后轴向力F3-F4的数值，从而使得平衡盘7上的向后轴向力抵消得叶轮1上的向前轴向力更多，从而减小了所述主轴2承受的轴向力Fa的大小，进而提高轴承的使用寿命，最终提升离心式压缩机的运行可靠性。

低压腔9一般选用储油箱，储油箱是系统中压力较低的腔体，可以满足降低驱动腔6的压强的需求，而压力平衡管10中如果混有驱动腔6的油，也不需要做特殊的油液分离，仅需计算压力平衡管10孔径大小即可，结构较为简单。

所述压力平衡管10上设有调节阀11。借此设计，可以根据不同工况下的压力变化，调整P3的大小，从而控制轴向力在相对稳定的范围内变化，从而提高轴承的使用寿命。

其他结构与实施例一相同，因此不作赘述。

实施例三：

参见附图4所示，与实施例一的不同之处在于：当进气腔4内部的压强小于所述驱动腔6内部的压强时，所述进气腔4通过压力平衡管10与所述驱动腔6连接。借此设计，也可以起到调节所述驱动腔6的压强P3的大小，从而减小F4的大小，进而减小了所述主轴2承受的轴向力Fa的大小的目的。

因进气腔4的压强一般是整个压缩机系统中最小压强，针对轴向力较大的情况，选择此种压力平衡装置可以更有效的起到减小轴向力的效果，但驱动腔6(齿轮箱或电机腔)的油会通过压力平衡管10进入进气腔4，所以须在进气腔4底部增加一个泄油孔，将混入的油排除，以避免系统内冷媒混油较多而降低性能。

其他结构与实施例一相同，因此不作赘述。

实施例四：

参见附图5所示，与实施例一的不同之处在于：还包括一个泄压阀12，所述泄压阀12连设于所述驱动腔6上。还包括一个泄压阀，所述泄压阀连设于所述驱动腔6上。

其他结构与实施例一相同，因此不作赘述。

实施例五：

当使用调节阀11来控制气体的流通量时，还包括一个传感器，所述传感器设于所述驱动腔6中，与所述调节阀11构成闭环的实时控制。

其他结构与实施例二或实施例三相同，因此不作赘述。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种离心式压缩机的轴向力调整结构，其特征在于：针对压缩机主体而设置；所述压缩机主体包括叶轮（1）和主轴（2），所述叶轮（1）装配于所述主轴（2）的前端；

所述轴向力调整结构包括平衡盘（7）、第一密封环（8）和第二密封环（3）；

所述平衡盘（7）套设于所述主轴（2）上，且所述平衡盘（7）位于压缩机的排气腔（5）与驱动腔（6）之间；

所述第一密封环（8）套设于所述平衡盘（7）的外侧壁上，所述第二密封环（3）套设于所述叶轮（1）前端的外侧壁上；

所述叶轮（1）的前端为压缩机的进气腔（4），所述排气腔（5）位于叶轮（1）的前端至平衡盘（7）的前端之间，进气腔（4）与排气腔（5）通过第二密封环（3）密封隔离；所述驱动腔（6）位于平衡盘（7）的后端，驱动腔（6）与排气腔（5）通过第一密封环（8）密封隔离。

2.根据权利要求1所述的离心式压缩机的轴向力调整结构，其特征在于：还包括一个低压腔（9），所述低压腔（9）通过压力平衡管（10）与所述驱动腔（6）连接。

3.根据权利要求1所述的离心式压缩机的轴向力调整结构，其特征在于：当进气腔（4）内部的压强小于所述驱动腔（6）内部的压强时，所述进气腔（4）通过压力平衡管（10）与所述驱动腔（6）连接。

4.根据权利要求2或3所述的离心式压缩机的轴向力调整结构，其特征在于：所述压力平衡管（10）上设有调节阀（11）。

5.根据权利要求1所述的离心式压缩机的轴向力调整结构，其特征在于：还包括一个泄压阀（12），所述泄压阀（12）连设于所述驱动腔（6）上。

6.根据权利要求4所述的离心式压缩机的轴向力调整结构，其特征在于：还包括一个传感器，所述传感器设于所述驱动腔（6）中，与所述调节阀（11）构成闭环的实时控制。