RU2783056C1 - Centrifugal freon compressor - Google Patents

Centrifugal freon compressor Download PDF

Info

Publication number
RU2783056C1
RU2783056C1 RU2021121595A RU2021121595A RU2783056C1 RU 2783056 C1 RU2783056 C1 RU 2783056C1 RU 2021121595 A RU2021121595 A RU 2021121595A RU 2021121595 A RU2021121595 A RU 2021121595A RU 2783056 C1 RU2783056 C1 RU 2783056C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
stage
centrifugal
freon
shaft
Prior art date
Application number
RU2021121595A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Валентинович Желваков
Original Assignee
Владимир Валентинович Желваков
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Валентинович Желваков filed Critical Владимир Валентинович Желваков
Application granted granted Critical
Publication of RU2783056C1 publication Critical patent/RU2783056C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: refrigerating.
SUBSTANCE: invention can be used as a compressor of freon liquid media cooling systems, on-board equipment of helicopters, planes, aerial vehicles, and land-based vehicles subjected to multidirectional vibration loads, configured for work with gas, two-phase gas media, in the liquid pump mode, work in freon-filled systems for air conditioning and industrial and domestic refrigeration units. Centrifugal freon compressor comprises a tightly sealed body; two compressor stages with impellers, diffusers, prefabricated chambers, an inlet branch pipe to the first compressor stage, and an outlet branch pipe from the second compressor stage; a high-frequency electric engine placed between the compressor stages, with the rotor made on the same shaft as the impellers of the compressor stages; support assemblies at the ends of the shaft, preferably, with ceramic roller bearings, with ceramic balls perceiving the radial and axial load of the compressor shaft and the multidirectional vibration load at the installation site of the centrifugal freon compressor, secured in the body and cover of the compressor. The first stage of the compressor is made as a drag compressor and acts as a vacuum pump with a subsequent increase in the pressure before the second stage of the compressor with a centrifugal impeller. In order to ensure the maximum performance coefficient of the compressor stages when pumping media with different densities and during operation in the liquid pump mode, an electric engine with an adjustable speed is used. The body of the centrifugal freon compressor is composed of two parts, wherein an inlet branch pipe is located on one of the parts, and an outlet branch pipe is located on the other part, with a gasket sealing the gap between said parts, while all parts of the centrifugal freon compressor are arranged on the shaft in the increasing order of the diametrical overall dimensions.
EFFECT: creation of a new centrifugal freon compressor.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области компрессоростроения к хладоновым центробежным малорасходным компрессорам, и в частности к двухступенчатым центробежным компрессорам со встроенным высокооборотным электроприводом без смазки в опорах ротора компрессора и предназначено для использования в системах охлаждения жидких сред, бортового оборудования вертолетов, самолетов, и наземных колесных и гусеничных транспортных средствах в которых присутствуют разнонаправленные вибрационные нагрузки, с возможностью работы с двух-фазными средами, в режиме жидкостного насоса, с возможностью использования в системах, заполненных хладоном, кондиционирования воздуха и холодильных установках промышленного и бытового назначения.The invention relates to the field of compressor engineering to refrigerant centrifugal low-flow compressors, and in particular to two-stage centrifugal compressors with a built-in high-speed electric drive without lubrication in the compressor rotor bearings and is intended for use in cooling systems for liquid media, on-board equipment of helicopters, aircraft, and ground wheeled and tracked vehicles means in which there are multidirectional vibration loads, with the ability to work with two-phase media, in liquid pump mode, with the possibility of using in systems filled with freon, air conditioning and refrigeration units for industrial and domestic purposes.

Известен двухступенчатый центробежный компрессор со встроенным между консольно расположенными ступенями электродвигателем, имеющий корпус, состоящий из корпуса электродвигателя и присоединенных к нему с каждой стороны через промежуточные фланцы корпусов одной и другой ступени, и ротор - единый для ступеней и электродвигателя, установленный в расположенных между ступенями и электродвигателем опорных и упорного магнитных подшипников, имеющих статорные и роторные элементы, причем внутри корпуса статорные элементы опорных и упорного магнитных подшипников выполнены в виде блоков, установленных в дополнительных корпусах, каждый из которых закреплен на промежуточном фланце с его внутренней, обращенной к ступени стороне, причем со стороны одной ступени в дополнительном корпусе установлены статорные элементы опорного магнитного подшипника, а со стороны другой ступени - статорные элементы опорного и упорного магнитных подшипников (патент РФ на ПМ №36709, F04D 25/06, опубл. 20.03.2004).A two-stage centrifugal compressor is known with an electric motor built between the cantilever stages, having a housing consisting of an electric motor housing and attached to it on each side through intermediate flanges of the housings of one and the other stage, and the rotor is the same for the stages and the electric motor, installed in located between the stages and an electric motor of supporting and thrust magnetic bearings having stator and rotor elements, and inside the housing, the stator elements of the supporting and thrust magnetic bearings are made in the form of blocks installed in additional housings, each of which is fixed on the intermediate flange with its inner side facing the stage, moreover on the side of one stage, stator elements of the support magnetic bearing are installed in the additional housing, and on the side of the other stage, stator elements of the support and thrust magnetic bearings are installed (RF patent for PM No. 36709, F04D 25/06, publ. 20.03.2004).

Недостатком этой конструкции является высокая стоимость и необходимость использования специальной системы управления электромагнитными подшипниками, а также специальной системы охлаждения электродвигателя.The disadvantage of this design is the high cost and the need to use a special control system for electromagnetic bearings, as well as a special cooling system for the electric motor.

Известен также двухступенчатый центробежный компрессор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, всасывающими и моторной камерами, нагнетательными камерами с диффузорами, опорными перегородками с газодинамическими подшипниками и интегрированным в корпус между опорными перегородками статором электродвигателя, размещенным во втулке корпуса, имеющей периферийные пазы, размещенный в газодинамических подшипниках ротор компрессора с установленными на нем рабочими колесами первой и второй ступеней и ротором электродвигателя, который установлен с зазором относительно статора, отличающийся тем, что опорные перегородки снабжены отверстиями, соединяющими диффузор нагнетательной камеры первой ступени и всасывающую камеру второй ступени с моторной камерой. (описание к полезной модели RU 143266 U1, МПК F04D 25/06 (2006.01), опубликован 20.07.2014, Бюл. №20).A two-stage centrifugal compressor is also known, comprising a housing with inlet and outlet pipes, suction and motor chambers, discharge chambers with diffusers, supporting baffles with gas-dynamic bearings and an electric motor stator integrated into the housing between the supporting baffles, located in the housing sleeve having peripheral grooves, placed in gas-dynamic bearings, the compressor rotor with the impellers of the first and second stages mounted on it and the rotor of the electric motor, which is installed with a gap relative to the stator, characterized in that the support partitions are provided with holes connecting the diffuser of the first stage discharge chamber and the second stage suction chamber with the motor chamber. (Description for utility model RU 143266 U1, IPC F04D 25/06 (2006.01), published on 20.07.2014, Bull. No. 20).

Однако недостатком этой конструкции является высокая стоимость и необходимость использования специальной системы наддува газодинамических подшипников. Кроме того возникают проблемы с использованием газодинамических подшипников из-за их несущей способности, ограничивающей допустимую массу ротора.However, the disadvantage of this design is the high cost and the need to use a special pressurization system for gas-dynamic bearings. In addition, there are problems with the use of gas dynamic bearings due to their bearing capacity, which limits the permissible mass of the rotor.

Известно также устройство для динамического сжатия газа, содержащее неподвижный корпус с торцевыми и радиальными лабиринтными уплотнениями, входные направляющие лопатки диагональной ступени сжатия, лопаточное рабочее колесо диагональной ступени предварительного центробежно-осевого сжатия, выходные направляющие лопатки диагональной ступени сжатия, основную осевую ступень сжатия, выходные направляющие лопатки осевой ступени сжатия, привод диагональной и осевой ступеней сжатия, которая выполнена с дополнительным объемным сжатием газа и представляет ротор с продольными спирально-геликоидными каналами в количестве от 6 до 24 штук, расположенными по окружности вокруг общей оси, одновременно первично закрученных на 2,6…4,2 оборота по всей длине вокруг гиперболической поверхности, а каждый из спиральных каналов сжатия в поперечном сечении имеет форму геликоида с соотношением малой и большой осей 0,47…0,75 и с внутренним плавным выступом по геометрической поверхности второго порядка с узкого конца геликоида, причем внутренний плавный выступ вторично закручен вокруг продольной оси геликоида с шагом 0,4…0,6 от шага первичной закрутки самого геликоида, причем вторичная закрутка выполнена в противоположную сторону первичной закрутке самого геликоида, а с широкого конца геликоида по внутренней поверхности имеется от 3 до 6 небольших плавных выступов третичной закрутки, закрученных вокруг продольной оси геликоида с шагом 0,2…0,5 от шага вторичной закрутки, причем третичная закрутка выполнена в противоположную сторону вторичной закрутке внутреннего выступа, направление одновременного механического вращения от привода всех геликоидных каналов вокруг общей оси является противоположным направлению первичной закрутки каждого из геликоидов, а площадь поперечного проходного сечения геликоида на первом участке закрутки геликоида по гиперболической поверхности уменьшается до 0,3…0,5 от первоначальной площади поперечного проходного сечения с сохранением первоначального соотношения малой и большой осей и с сохранением пропорций внутреннего основного и дополнительных плавных выступов и направлений их закрутки при плавном увеличении шага первичной навивки геликоидов в 1,5 раза и при дальнейшем уменьшении на втором участке закрутки геликоида по гиперболической поверхности площади поперечного проходного сечения геликоида до 0,15…0,3 от первоначальной площади поперечного проходного сечения геликоида при плавном увеличении шага закрутки в 3…4 раза, диагональная и осевая ступени имеют раздельные приводы с различными частотами вращения, (описание к полезной модели RU 163651 U1, МПК F04D 17/06 (2006.01) опубликован 27.07.2016, Бюл. №21).It is also known a device for dynamic gas compression, containing a fixed housing with mechanical and radial labyrinth seals, inlet guide vanes of a diagonal compression stage, a bladed impeller of a diagonal stage of preliminary centrifugal-axial compression, outlet guide vanes of a diagonal compression stage, a main axial compression stage, outlet guides blades of the axial compression stage, the drive of the diagonal and axial compression stages, which is made with additional volumetric compression of the gas and represents a rotor with longitudinal spiral-helicoid channels in the amount of 6 to 24 pieces, located circumferentially around a common axis, simultaneously initially twisted by 2.6 ...4.2 turns along the entire length around the hyperbolic surface, and each of the spiral compression channels in cross section has the shape of a helicoid with a ratio of minor and major axes of 0.47 ... of the helicoid, and the inner smooth protrusion is secondarily twisted around the longitudinal axis of the helicoid with a step of 0.4 ... from 3 to 6 small smooth protrusions of the tertiary twist, twisted around the longitudinal axis of the helicoid with a step of 0.2 ... around a common axis is opposite to the direction of the primary swirl of each of the helicoids, and the cross-sectional area of the helicoid in the first section of the helicoid swirl along the hyperbolic surface is reduced to 0.3 ... major axes and maintaining the proportions of the internal main and additional smooth protrusions and the directions of their twist with a gradual increase in the pitch of the primary winding of the helicoids by 1.5 times and with a further decrease in the second section of the helicoid twist along the hyperbolic surface of the helicoid cross-sectional area to 0.15 ... 0.3 of the initial cross-sectional area of the helicoid with a smooth increase in the twist pitch by 3 ... 4 times, the diagonal and axial stages have separate drives with different speeds, (description of the utility model RU 163651 U1, IPC F04D 17/06 (2006.01) published on 27.07.2016, Bull. No. 21).

Однако известное устройство для динамического сжатия газа обладает следующими недостаткам: сложность конструкции, сложность изготовления геликоида с выступами, сложность балансировки лопаточного рабочего колеса диагональной ступени предварительного центробежно-осевого сжатия, расположенной на одной оси с ротором на котором расположены продольные спирально-геликоидные каналы, сложность раздельного привода с различными частотами вращения, высокая стоимость и необходимость использования специальной системы управления электродвигателями приводов.However, the known device for dynamic gas compression has the following disadvantages: the complexity of the design, the complexity of manufacturing a helicoid with projections, the complexity of balancing the bladed impeller of the diagonal stage of preliminary centrifugal-axial compression, located on the same axis as the rotor, on which longitudinal spiral-helicoid channels are located, the complexity of separate drives with different speeds, high cost and the need to use a special drive motor control system.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является описание патента «Центробежный турбокомпрессорный агрегат и электродвигатель» RU 2150609 С1, МПК F04D 17/12, H02K 21/12 по заявке 99103171/06, 18.02.1999.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed object is the description of the patent "Centrifugal turbocompressor unit and electric motor" RU 2150609 C1, IPC F04D 17/12, H02K 21/12 according to application 99103171/06, 18.02.1999.

Турбокомпрессор, который включает в себя герметичный контейнер с внутренней полостью и отдельными входными отверстиями с обеих сторон, первое гнездо подшипника и второе гнездо подшипника, установленные с левой и правой сторон внутри внутренней полости герметичного контейнера через определенный интервал и содержат сквозные отверстия в центральной части. Приводной электродвигатель установлен между первым и вторым гнездами подшипника. Приводной вал, оба конца которого по отдельности пропущены через сквозные отверстия первого и второго гнезда подшипника, объединен с приводным двигателем. Уплотнительный элемент, вставляемый с помощью приводного вала, неподвижно соединен с первым гнездом подшипника. Радиальное опорное средство раздельно вставлено между приводным валом и первым гнездом подшипника и между приводным валом и вторым гнездом подшипника. Первое рабочее колесо неподвижно соединено с концом приводного вала. Второе рабочее колесо неподвижно соединено с другим концом приводного вала. Первый диффузорный элемент неподвижно соединен с уплотнительным элементом путем размещения по внешней окружности первого рабочего колеса. Второй диффузорный элемент неподвижно соединен со вторым гнездом подшипника путем размещения по наружной окружности второго рабочего колеса.Turbocharger, which includes a sealed container with an internal cavity and separate inlets on both sides, the first bearing seat and the second bearing seat installed on the left and right sides inside the inner cavity of the sealed container at a certain interval and contain through holes in the central part. The drive motor is installed between the first and second bearing seats. The drive shaft, both ends of which are individually passed through the through holes of the first and second bearing seats, is combined with the drive motor. The sealing element inserted by means of the drive shaft is fixedly connected to the first bearing seat. The radial support means is separately inserted between the drive shaft and the first bearing seat and between the drive shaft and the second bearing seat. The first impeller is fixedly connected to the end of the drive shaft. The second impeller is fixedly connected to the other end of the drive shaft. The first diffuser element is fixedly connected to the sealing element by placing the first impeller along the outer circumference. The second diffuser element is fixedly connected to the second bearing seat by placing the second impeller along the outer circumference.

Недостатком данного центробежного турбокомпрессорного агрегата является то, что подшипниковые узлы находятся между рабочими колесами компрессорных ступеней и ротором электродвигателя, который охлаждается хладоном, и они выполнены газодинамическими, то необходимо обеспечивать определенный расход газа на каждый подшипниковый узел, что предопределяет постоянство вращения электродвигателя и узкий диапазон регулирования производительности.The disadvantage of this centrifugal turbocompressor unit is that the bearing assemblies are located between the impellers of the compressor stages and the rotor of the electric motor, which is cooled by freon, and they are gas-dynamic, it is necessary to provide a certain gas flow for each bearing assembly, which predetermines the constancy of the rotation of the electric motor and a narrow control range performance.

Поскольку лепестковые газодинамические подшипники не могут обеспечить несущую способность в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, то приходится устанавливать и упорный газодинамический подшипник на карданном подвесе.Since the petal gas-dynamic bearings cannot provide the bearing capacity in two mutually perpendicular directions, it is necessary to install a thrust gas-dynamic bearing on a cardan suspension.

Наличие карданного подвеса усложняет конструкцию и приводит к увеличению веса компрессора.The presence of a cardan suspension complicates the design and leads to an increase in the weight of the compressor.

Гребень упорного подшипника препятствует прохождению хладона для охлаждения статора и ротора электродвигателя, вследствие чего увеличивается гидравлическое сопротивление тракта прохождения хладона, возникает необходимость соединять сборную камеру первой ступени со входом второй ступени через отдельный трубопровод, сам упорный гребень имеет значительные ограничения по размерам и диаметру диска.The thrust bearing comb prevents the passage of freon to cool the stator and rotor of the electric motor, as a result of which the hydraulic resistance of the freon passage path increases, it becomes necessary to connect the collection chamber of the first stage with the inlet of the second stage through a separate pipeline, the thrust comb itself has significant restrictions on the size and diameter of the disk.

Расположение рабочих компрессорных колес ступеней компрессора на концах вала и направление всасывания с внешней торцевой стороны компрессора, а также расположение несущих газодинамических подшипников и наличие упорного подшипника увеличивает общую длину вала и общую длину центробежного компрессора и требует хорошей балансировки вала с рабочими колесами и упорным гребнем.The location of the impellers of the compressor stages at the ends of the shaft and the direction of suction from the outer end side of the compressor, as well as the location of the load-bearing gas-dynamic bearings and the presence of a thrust bearing increase the overall length of the shaft and the overall length of the centrifugal compressor and require good balancing of the shaft with the impellers and thrust comb.

Несущая способность газодинамических подшипников и системы каналов подачи газа требует сложного расчета, при этом в зависимости от свойств используемого хладона она может изменяться.The bearing capacity of gas-dynamic bearings and the system of gas supply channels requires a complex calculation, and, depending on the properties of the refrigerant used, it may vary.

Данные подшипники не могут работать на «влажном» хладоне или при появлении жидкой фазы хладона. Неизбежные гидроудары могут смять лепестки газодинамических подшипников. Для предотвращения этого явления необходимо иметь отдельную эффективную влагоотделительную систему.These bearings cannot operate on “wet” refrigerant or when a liquid refrigerant phase appears. Inevitable water hammer can crush the petals of gas dynamic bearings. To prevent this phenomenon, it is necessary to have a separate effective dehumidifier system.

При установке такого турбокомпрессорного агрегата на вертолет, самолет и наземное транспортное средство, где присутствуют разнонаправленные вибрационные нагрузки, данные газодинамические подшипники теряют несущую способность.When such a turbocompressor unit is installed on a helicopter, aircraft and ground vehicle, where multidirectional vibration loads are present, these gas dynamic bearings lose their bearing capacity.

Использование газодинамических подшипников требует высокоскоростного электродвигателя частота вращения которого может не совпадать с диапазоном частот вращения рабочего колеса компрессора для достижения высокого кпд.The use of gas dynamic bearings requires a high-speed electric motor whose speed may not match the speed range of the compressor impeller in order to achieve high efficiency.

Для достижения высокого кпд требуются разные частоты вращения рабочих колес одинакового конструктивного устройства.To achieve high efficiency, different speeds of rotation of the impellers of the same constructive device are required.

Поскольку зоны нагнетания первой ступени компрессора и второй ступени компрессора сообщаются через зазор газодинамических подшипников, то для предотвращения перетока или обеспечения минимального перетока хладагента предусматриваются лабиринтные уплотнения, выполненные на концевых участках вала и герметизирующие рабочие полости компрессорных ступеней, что усложняет конструкцию и увеличивает стоимость изготовления деталей турбокомпрессорного агрегата.Since the discharge zones of the first stage of the compressor and the second stage of the compressor are connected through the gap of gas-dynamic bearings, in order to prevent overflow or ensure a minimum overflow of refrigerant, labyrinth seals are provided, made at the end sections of the shaft and sealing the working cavities of the compressor stages, which complicates the design and increases the cost of manufacturing turbocharger parts. unit.

Величина зазоров не может быть минимальной из-за перемещения вала при запуске и остановке. Следовательно эффективность лабиринтных уплотнений будет низкой, что приведет к перетоку хладона, снижению давления нагнетания и энергоэффективности работы компрессорных ступеней.The gaps cannot be kept to a minimum due to the movement of the shaft when starting and stopping. Consequently, the efficiency of labyrinth seals will be low, which will lead to the overflow of freon, a decrease in discharge pressure and energy efficiency of the compressor stages.

Недостатком также является сообщение сборной камеры первой компрессорной ступени со входом второй ступени через отдельный трубопровод, что приводит к дополнительным гидравлическим потерям, усложняет конструкцию и снижает надежность из-за потери герметичности при тепловых расширениях частей компрессора, увеличивает стоимость изготовления.The disadvantage is also the communication of the collection chamber of the first compressor stage with the inlet of the second stage through a separate pipeline, which leads to additional hydraulic losses, complicates the design and reduces reliability due to loss of tightness due to thermal expansion of the compressor parts, increases the cost of manufacture.

К примеру: диапазон изменения плотности фреона очень велик и максимальное значение может превышать минимальное в десятки раз в зависимости от частоты вращения вала и давления, что влечет необходимость выполнения сложного расчета и в зависимости от частоты вращения электродвигателя рассчитывать размеры и производительность рабочих колес. При этом первая компрессорная ступень должна обладать хорошими всасывающими характеристиками, а вторая компрессорная ступень работает с подпором и имеет более высокую эффективность. При одинаковых диаметральных размерах рабочих колес для достижения максимально высокого КПД частота вращения рабочего колеса первой ступени может не совпадать с диапазоном частоты вращения рабочего колеса второй ступени компрессора, из-за различия массовых расходов.For example: the range of change in freon density is very large and the maximum value can exceed the minimum value by tens of times, depending on the shaft speed and pressure, which entails the need to perform a complex calculation and, depending on the speed of the electric motor, calculate the dimensions and performance of the impellers. In this case, the first compressor stage must have good suction characteristics, and the second compressor stage works with a backwater and has a higher efficiency. With the same diametrical dimensions of the impellers, in order to achieve the highest efficiency, the speed of the first stage impeller may not coincide with the speed range of the second stage impeller due to the difference in mass flow rates.

Вследствие этого частота вращения вала компрессора должна быть постоянна или изменяться незначительно. Центробежные рабочие колеса имеют очень маленькие размеры из-за наличия газодинамических подшипников и высокой скорости вращения и следовательно малую эффективность в результате чего для увеличения давления и степени подачи компрессора возникает необходимость еще больше увеличивать частоту вращения вала компрессора. Увеличение частоты вращения и мощности электродвигателя приводит к увеличению длины ротора, статора и общей длины компрессора.As a result, the compressor shaft speed must be constant or change slightly. Centrifugal impellers are very small due to the presence of gas dynamic bearings and high rotation speed and therefore low efficiency, resulting in the need to increase the compressor shaft speed even more to increase the pressure and flow rate of the compressor. An increase in the speed and power of the electric motor leads to an increase in the length of the rotor, stator and the overall length of the compressor.

Это связано с тем, что при малых производительностях, из-за малых геометрических размеров в наибольшей степени проявляется отрицательное влияние масштабного фактора и высоких условных числах Маха на газодинамические характеристики центробежных ступеней. Кроме того, из-за высокой требуемой частоты вращения ротора в среде хладагента (фреона) значительно возрастают потери трения (вентиляционные потери).This is due to the fact that at low capacities, due to small geometric dimensions, the negative effect of the scale factor and high conditional Mach numbers on the gas-dynamic characteristics of centrifugal stages is most pronounced. In addition, due to the high required rotor speed in the refrigerant (freon) medium, friction losses (ventilation losses) increase significantly.

Из-за потерь снижается энергетическая эффективность центробежного компрессора в области малых холодопроизводительностей до 100 кВт.Due to losses, the energy efficiency of a centrifugal compressor decreases in the region of low cooling capacities up to 100 kW.

С учетом изложенного, целью изобретения является расширение функциональной возможности использования центробежного хладонового компрессора для сжатия фреонов, газов, влажных газов и хладонов, многофазных газовых сред, а так же для подачи жидкости, с низкой частотой вращения, с высоким коэффициентом полезного действия, с возможностью работы, где присутствуют разносторонние вибрационные нагрузки на сам центробежный хладоновый компрессор.In view of the foregoing, the purpose of the invention is to expand the functionality of using a centrifugal freon compressor for compressing freons, gases, wet gases and freons, multi-phase gas environments, as well as for supplying liquids, with a low speed, with a high efficiency, with the ability to work , where there are versatile vibration loads on the centrifugal refrigerant compressor itself.

Технический результат - возможность эффективной работы центробежного хладонового компрессора с влажными многофазными газовыми средами, с жидкостями, снижение энергетических затрат за счет высокого КПД ступеней компрессора при низкой одинаковой, постоянной скорости вращения ротора, снижение массогабаритных характеристик за счет упрощения конструкции опор ротора и увеличение ресурса работы компрессора при воздействии разносторонних вибрационных нагрузок на сам центробежный хладоновый компрессор, создание центробежного хладонового компрессора имеющего простую технологичную в изготовлении и при сборке конструкцию, обеспечивающего низкую стоимость изготовления и низкие эксплуатационные расходы.EFFECT: possibility of efficient operation of a centrifugal freon compressor with wet multi-phase gaseous media, with liquids, reduction of energy costs due to high efficiency of compressor stages at a low identical, constant rotor speed, reduction in weight and size characteristics due to simplification of the design of the rotor supports and increase in the life of the compressor under the influence of versatile vibration loads on the centrifugal freon compressor itself, the creation of a centrifugal freon compressor having a simple manufacturable design in manufacture and assembly, providing low manufacturing cost and low operating costs.

Указанный технический результат достигается тем, что центробежный хладоновый компрессор, содержащий герметично закрытый корпус, две компрессорные ступени с рабочими колесами, диффузорами, сборными камерами, патрубком входа в первую компрессорную ступень и патрубком выхода из второй компрессорной ступени, высокочастотный электродвигатель, размещенный между компрессорными ступенями, ротор которого выполнен на одном валу с рабочими колесами компрессорных ступеней, опорные узлы вала, закрепленные к корпусе агрегата и уплотнения, герметизирующие рабочие полости компрессорных ступеней, при этом для охлаждения приводного электродвигателя имеется рабочий зазор между ротором и статором, и проточные охлаждающие каналы с внешней стороны статора, при этом ротор образован по меньшей мере одним постоянным магнитом с бандажом из материала, препятствующего протеканию вихревых токов, а статор выполнен в виде шихтованного магнитопровода с обмоткой, отличающийся тем, что при одинаковой частоте вращения в качестве компрессора первой ступени используется вихревой компрессор как вакуумный насос и как компрессор для повышения давления перед рабочим колесом второй центробежной ступени компрессора, в опорных подшипниковых узлах на концах вала с рабочими колесами, применены опорно-упорные, предпочтительно керамические, подшипники качения с керамическими шариками, которые воспринимают радиальную и осевую нагрузку при вращении вала и разнонаправленную вибрационную нагрузку в месте установки рабочих колес компрессора, и которые не продуваются рабочим телом (хладоном), для чего подшипник качения первой ступени установлен перед рабочим колесом первой ступени, а подшипник второй ступени установлен после рабочего колеса второй ступени центробежного хладонового компрессора, при этом корпус центробежного хладонового компрессора выполнен только из двух частей, на одной из которых расположен входной патрубок, а на второй выходной патрубок, зазор между которыми герметизирует прокладка, а все части центробежного хладонового компрессора расположены на валу в последовательности увеличения диаметральных габаритных размеров.This technical result is achieved by the fact that a centrifugal refrigerant compressor containing a hermetically sealed housing, two compressor stages with impellers, diffusers, collection chambers, an inlet pipe to the first compressor stage and an outlet pipe from the second compressor stage, a high-frequency electric motor located between the compressor stages, the rotor of which is made on the same shaft with the impellers of the compressor stages, the shaft support units fixed to the unit housing and seals sealing the working cavities of the compressor stages, while for cooling the drive motor there is a working gap between the rotor and the stator, and flow cooling channels on the outside stator, wherein the rotor is formed by at least one permanent magnet with a bandage of a material that prevents the flow of eddy currents, and the stator is made in the form of a laminated magnetic circuit with a winding, characterized in that at the same speed in as a compressor of the first stage, a vortex compressor is used as a vacuum pump and as a compressor to increase the pressure in front of the impeller of the second centrifugal stage of the compressor; perceive radial and axial load during shaft rotation and multidirectional vibration load at the installation site of the compressor impellers, and which are not blown through by the working fluid (freon), for which the first stage rolling bearing is installed in front of the first stage impeller, and the second stage bearing is installed after the impeller of the second stage of the centrifugal freon compressor, while the centrifugal freon compressor housing is made of only two parts, on one of which there is an inlet pipe, and on the second outlet pipe, the gap between which is sealed by a gasket, and all parts are centered of the refrigerant compressor are located on the shaft in a sequence of increasing diametrical overall dimensions.

В двухступенчатом центробежном хладоновом компрессоре, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, всасывающими и моторной камерами, нагнетательными камерами с диффузорами, опорными перегородками с газодинамическими подшипниками и интегрированным в корпус между опорными перегородками статором электродвигателя, размещенным во втулке корпуса, имеющей периферийные пазы, размещенный в газодинамических подшипниках ротор компрессора с установленными на нем рабочими колесами первой и второй ступеней и ротором электродвигателя, который установлен с зазором относительно статора, опорные перегородки снабжены отверстиями, соединяющими диффузор нагнетательной камеры первой ступени и всасывающую камеру второй ступени с моторной камерой, размещенный в подшипниковых опорах вал с ротором электродвигателя компрессора с установленными рабочими колесами первой и второй ступеней, при этом напорная часть компрессора первой ступени через зазоры между ротором, статором и корпусом компрессора соединяется с камерой перед второй ступенью компрессора, отличающийся тем, что снижена частота вращения ротора и вала компрессора, подшипниковые узлы с газодинамическими подшипниками заменены на подшипники качения с керамическими шариками, воспринимающими осевую и радиальную нагрузку вследствие чего отпадает необходимость использовать упорный подшипник и появляется возможность использовать компрессор на вертолетах, самолетах и наземных транспортных средствах.In a two-stage centrifugal freon compressor, containing a housing with inlet and outlet pipes, suction and motor chambers, discharge chambers with diffusers, support baffles with gas-dynamic bearings and an electric motor stator integrated into the housing between the support baffles, located in the housing sleeve having peripheral grooves, located in gas-dynamic bearings, the compressor rotor with the impellers of the first and second stages mounted on it and the rotor of the electric motor, which is installed with a gap relative to the stator, the support partitions are provided with holes connecting the diffuser of the first stage discharge chamber and the second stage suction chamber with the motor chamber, the shaft placed in the bearing supports with the rotor of the compressor electric motor with installed impellers of the first and second stages, while the pressure part of the first stage compressor through the gaps between the rotor, stator and compressor housing connects with a chamber in front of the second stage of the compressor, characterized in that the rotational speed of the compressor rotor and shaft is reduced, bearing units with gas-dynamic bearings are replaced with rolling bearings with ceramic balls that perceive axial and radial loads, as a result of which there is no need to use a thrust bearing and it becomes possible to use a compressor on helicopters, airplanes and ground vehicles.

Применение опорно-упорных, предпочтительно керамических подшипников качения, с керамическими шариками, которые воспринимают радиальную и осевую нагрузку при вращении вала и разнонаправленную вибрационную нагрузку в месте установки центробежного хладонового компрессора, что особенно актуально для вертолетов, самолетов и наземных колесных и гусеничных транспортных средств, передвигающихся по пересеченной местности. Подшипниковые опоры меньше подвержены засорению, поскольку не продуваются рабочим телом (хладоном). Для этого подшипник качения первой ступени установлен перед рабочим колесом первой ступени, а подшипник второй ступени установлен после рабочего колеса второй ступени центробежного компрессора, что позволяет повысить надежность этого узла и всего компрессора в целом.The use of support-thrust, preferably ceramic, rolling bearings with ceramic balls that perceive radial and axial loads during shaft rotation and multidirectional vibrational loads at the installation site of a centrifugal freon compressor, which is especially important for helicopters, aircraft and ground wheeled and tracked vehicles moving over rough terrain. Bearing supports are less prone to clogging, since they are not blown through by the working fluid (freon). To do this, the first stage rolling bearing is installed in front of the first stage impeller, and the second stage bearing is installed after the second stage impeller of the centrifugal compressor, which improves the reliability of this unit and the entire compressor as a whole.

Поскольку общая эффективность компрессора определяется только КПД ступеней, то ступени компрессора при одной частоте вращения вала ротора должны иметь максимальный КПД. При этом первая ступень должна иметь хорошие параметры на всасывание, поскольку газообразный фреон или газ при низкой температуре имеет низкое давление. Из-за того, что размеры рабочего колеса второй ступени центробежного компрессора, установленного внутри герметичного корпуса, малы и соответственно мала площадь входного отверстия на всасе, то для эффективной работы необходимо создать давление перед центробежным рабочим колесом компрессора.Since the overall efficiency of the compressor is determined only by the efficiency of the stages, the compressor stages at the same rotor shaft speed should have the maximum efficiency. In this case, the first stage must have good suction parameters, since freon gas or gas at low temperature has a low pressure. Due to the fact that the dimensions of the impeller of the second stage of the centrifugal compressor, installed inside the sealed housing, are small and, accordingly, the area of the suction inlet is small, for efficient operation it is necessary to create pressure in front of the centrifugal compressor impeller.

Исходя из этого в качестве компрессора первой ступени используется вихревой компрессор, выполняющий роль вакуумного насоса и одновременно используемый для повышения давления перед второй центробежной ступенью компрессора.Based on this, a vortex compressor is used as the first stage compressor, which acts as a vacuum pump and is simultaneously used to increase the pressure before the second centrifugal stage of the compressor.

Основными преимуществами вихревых компрессоров являются: высокая напорность, простота конструкции, низкая стоимость изготовления, а также более высокая надежность по сравнению с центробежными и ротационными компрессорами, имеющими те же параметры. Характеристики вихревого компрессора практически устойчивы во всем диапазоне режимов при разных скоростях вращения. В ступени вихревого компрессора при равных окружных скоростях можно получить в несколько раз больший напор, чем, например, в ступени центробежного компрессора. В связи с этим целесообразно соединить вихревую ступень непосредственно с валом электродвигателя, не применяя мультипликатора. Моноблочная конструктивная схема наиболее типична для вихревых компрессоров. Применение такой схемы уменьшает массогабаритные показатели, стоимость компрессора, упрощает выбор опор и при необходимости герметизацию компрессора.The main advantages of vortex compressors are: high head pressure, simple design, low manufacturing cost, as well as higher reliability compared to centrifugal and rotary compressors with the same parameters. The characteristics of a vortex compressor are practically stable over the entire range of modes at different rotation speeds. In the stage of a vortex compressor, at equal circumferential speeds, several times more pressure can be obtained than, for example, in a stage of a centrifugal compressor. In this regard, it is advisable to connect the vortex stage directly to the motor shaft without using a multiplier. The monobloc construction scheme is most typical for vortex compressors. The use of such a scheme reduces the weight and size indicators, the cost of the compressor, simplifies the choice of supports and, if necessary, sealing the compressor.

Для снижения массы центробежного хладонового компрессора части корпуса вихревого компрессора первой ступени, формирующие зоны низкого давления на всасе и высокого давления на нагнетании могут быть выполнены из неметаллических материалов, таких как пластики и пластмассы, что особенно актуально при перекачивании агрессивных газовых и жидких сред.To reduce the mass of a centrifugal freon compressor, the parts of the casing of the vortex compressor of the first stage, which form zones of low suction pressure and high discharge pressure, can be made of non-metallic materials, such as plastics and plastics, which is especially important when pumping aggressive gas and liquid media.

Все части центробежного хладонового компрессора расположены в последовательности увеличения габаритных диаметральных размеров, что позволяет, для упрощения конструкции, повышения надежности, за счет снижения утечек хладона (рабочего тела), и для снижения массы центробежного хладонового компрессора, корпус выполнить только из двух частей: корпуса с выходным патрубком, содержащего центробежный компрессор второй ступени с приводным электродвигателем и крышки компрессора первой ступени с патрубком входа, в которую вставляются части корпуса вихревого компрессора первой ступени, при этом зазор между корпусом и крышкой дополнительно герметизируется прокладкой. Это позволяет упростить конструкцию и сборку компрессора, удешевить стоимость изготовления и обеспечить высокую надежность, за счет снижения вероятности утечек хладона (рабочего тела) через стыки частей компрессора,All parts of the centrifugal freon compressor are arranged in sequence of increasing overall diametrical dimensions, which allows, to simplify the design, increase reliability, by reducing the leakage of freon (working fluid), and to reduce the weight of the centrifugal freon compressor, the housing is made of only two parts: housing with an outlet pipe containing a centrifugal compressor of the second stage with a drive electric motor and a cover of the first stage compressor with an inlet pipe, into which parts of the first stage vortex compressor housing are inserted, while the gap between the housing and the cover is additionally sealed with a gasket. This makes it possible to simplify the design and assembly of the compressor, reduce the cost of manufacturing and ensure high reliability, by reducing the likelihood of freon (working fluid) leakage through the joints of the compressor parts,

Изобретение поясняется прилагаемым чертежом, где на фиг. 1 - конструкция центробежного хладонового компрессора.The invention is illustrated by the accompanying drawing, where in Fig. 1 - design of a centrifugal freon compressor.

Согласно представленному чертежу центробежный хладоновый компрессор включает следующие элементы:According to the drawing, the centrifugal freon compressor includes the following elements:

- корпус приводного электродвигателя 1;- housing of the drive motor 1;

- крышка компрессора первой ступени 2;- the cover of the compressor of the first stage 2;

- входной патрубок низкого давления 3- low pressure inlet 3

- корпус вихревого компрессора первой ступени на всасе 4;- housing of the vortex compressor of the first stage at suction 4;

- камеру низкого давления компрессора первой ступени 5;- low pressure chamber of the compressor of the first stage 5;

- корпус вихревого компрессора первой ступени на нагнетании 6;- housing of the vortex compressor of the first stage at the discharge 6;

- рабочее колесо вихревого компрессора 7;- the impeller of the vortex compressor 7;

- лопатки разделителя 8;- separator blades 8;

- нагнетательная камера первой ступени 9- pressure chamber of the first stage 9

- камера перед компрессором второй ступени 10- chamber in front of the compressor of the second stage 10

- входной диффузор рабочего колеса второй ступени 11;- inlet diffuser of the impeller of the second stage 11;

- рабочее колесо второй ступени центробежного компрессора 12;- impeller of the second stage of the centrifugal compressor 12;

- лопатки диффузора центробежного компрессора второй ступени 13;- diffuser blades of the centrifugal compressor of the second stage 13;

- нагнетательная камера центробежного компрессора второй ступени 14;- discharge chamber of the centrifugal compressor of the second stage 14;

- выходной патрубок высокого давления 15;- high pressure outlet pipe 15;

- вал 16;- shaft 16;

- ротор электродвигателя 17;- electric motor rotor 17;

- статор электродвигателя 18;- motor stator 18;

- обмотки статора электродвигателя 19;- windings of the stator of the electric motor 19;

- подшипниковый узел в крышке компрессора первой ступени 20;- bearing unit in the cover of the compressor of the first stage 20;

- подшипниковый узел в корпусе приводного электродвигателя 21;- bearing assembly in the housing of the drive motor 21;

- гермоввод контактов обмоток статора 22;- pressurized input of contacts of stator windings 22;

- прокладка 23;- gasket 23;

I - первая ступень центробежного хладонового компрессора;I - the first stage of the centrifugal freon compressor;

II - вторая ступень центробежного хладонового компрессора.II - the second stage of the centrifugal freon compressor.

Предлагаемый центробежный хладоновый компрессор (фиг. 1) выполнен в виде двух ступеней с приводным электродвигателем между ними, расположенных в одном корпусе приводного электродвигателя 1.The proposed centrifugal refrigerant compressor (Fig. 1) is made in the form of two stages with a drive motor between them, located in the same housing of the drive motor 1.

Первая ступень центробежного хладонового компрессора I выполнена в виде одноступенчатого вихревого компрессора, который содержит: крышку компрессора первой ступени 2, входной патрубок низкого давления 3, корпус вихревого компрессора первой ступени на всасе 4, корпус вихревого компрессора первой ступени на нагнетании 6, рабочее колесо вихревого компрессора 7, при этом кольцевая выемка на корпусе вихревого компрессора первой ступени на всасе 4 совместно с крышкой компрессора первой ступени 2 формирует камеру низкого давления компрессора первой ступени 5, а лопатки разделителя 8 на корпусе вихревого компрессора первой ступени на всасе 4 и нагнетании 6, отделяют полость всасывания соединенную с камерой низкого давления компрессора первой ступени 5 и полость нагнетания нагнетательной камеры первой ступени 9, соединенную отверстием в корпусе вихревого компрессора первой ступени на нагнетании 6.The first stage of the centrifugal freon compressor I is made in the form of a single-stage vortex compressor, which contains: the cover of the first stage compressor 2, the low pressure inlet pipe 3, the housing of the vortex compressor of the first stage on suction 4, the housing of the vortex compressor of the first stage on the discharge 6, the impeller of the vortex compressor 7, while the annular recess on the housing of the first stage vortex compressor at suction 4, together with the cover of the first stage compressor 2, forms a low pressure chamber of the first stage compressor 5, and the separator blades 8 on the housing of the first stage vortex compressor at suction 4 and discharge 6 separate the cavity suction connected to the low-pressure chamber of the first stage compressor 5 and the discharge cavity of the first stage discharge chamber 9 connected by an opening in the housing of the first stage vortex compressor at the discharge 6.

Вторая ступень II центробежного хладонового компрессора выполнена в виде одноступенчатого центробежного компрессора, который содержит: входной диффузор рабочего колеса второй ступени 11, корпус приводного электродвигателя 1 с выходным патрубком высокого давления 15, рабочее колесо второй ступени центробежного компрессора 12, лопатки диффузора центробежного компрессора второй ступени 13 после которых расположенная по кругу нагнетательная камера центробежного компрессора второй ступени 14.The second stage II of the centrifugal freon compressor is made in the form of a single-stage centrifugal compressor, which contains: an inlet diffuser of the second stage impeller 11, a drive motor housing 1 with a high pressure outlet pipe 15, an impeller of the second stage of the centrifugal compressor 12, diffuser blades of the centrifugal compressor of the second stage 13 after which the discharge chamber of the centrifugal compressor of the second stage located in a circle 14.

Для снижения массы центробежного хладонового компрессора корпус вихревого компрессора первой ступени на всасе 4, корпус вихревого компрессора первой ступени на нагнетании 6 и входной диффузор рабочего колеса второй ступени 11 выполнены из пластмассы.To reduce the mass of the centrifugal freon compressor, the housing of the first stage vortex compressor at suction 4, the housing of the first stage vortex compressor at discharge 6 and the inlet diffuser of the second stage impeller 11 are made of plastic.

Все части центробежного хладонового компрессора расположены на валу 16 в последовательности увеличения габаритных диаметральных размеров частей, что позволяет, корпус центробежного хладонового компрессора выполнить только из двух частей: корпуса приводного электродвигателя 1 и крышки компрессора первой ступени 2, зазор между которыми дополнительно герметизирует прокладка 23.All parts of the centrifugal freon compressor are located on the shaft 16 in the sequence of increasing overall diametrical dimensions of the parts, which allows the case of the centrifugal freon compressor to be made of only two parts: the drive motor housing 1 and the cover of the first stage compressor 2, the gap between which is additionally sealed by the gasket 23.

Корпус приводного электродвигателя 1 содержит: гермоввод контактов обмоток статора 22, статор электродвигателя 18 с обмотками статора электродвигателя 19.The housing of the drive motor 1 contains: a sealed lead-in of the contacts of the stator windings 22, the stator of the electric motor 18 with the stator windings of the electric motor 19.

Фланец корпуса приводного электродвигателя 1 состыкован с фланцем крышки компрессора первой ступени 2 через прокладку 23 для герметичности, при этом входной диффузор рабочего колеса второй ступени 11 формирует камеру перед компрессором второй ступени 10 и нагнетательную камеру центробежного компрессора второй ступени 14 совместно с корпусом приводного электродвигателя 1.The casing flange of the drive motor 1 is docked with the cover flange of the first stage compressor 2 through a gasket 23 for tightness, while the inlet diffuser of the second stage impeller 11 forms a chamber in front of the second stage compressor 10 and the discharge chamber of the second stage centrifugal compressor 14 together with the casing of the drive motor 1.

Рабочее колесо вихревого компрессора 7 и рабочее колесо второй ступени центробежного компрессора 12, ротор электродвигателя 17 расположены на валу 16, который на концах имеет подшипниковый узел в крышке компрессора первой ступени 20 и подшипниковый узел в корпусе приводного электродвигателя 21 с керамическими опорами качения и керамическими шариками.The impeller of the vortex compressor 7 and the impeller of the second stage of the centrifugal compressor 12, the rotor of the electric motor 17 are located on the shaft 16, which at the ends has a bearing assembly in the cover of the first stage compressor 20 and a bearing assembly in the housing of the drive motor 21 with ceramic rolling bearings and ceramic balls.

Работа компрессора осуществляется следующим образом.The operation of the compressor is carried out as follows.

Хладон (рабочее тело) сначала сжимается в I ступени центробежного хладонового компрессора для чего он сначала засасывается и поступает по входному патрубку низкого давления 3 в камеру низкого давления компрессора первой ступени 5. После процесса сжатия, при вращении рабочего колеса вихревого компрессора 7 вращающегося между корпусом вихревого компрессора первой ступени на всасе 4 и корпусом вихревого компрессора первой ступени на нагнетании 6, при этом лопатки разделителя 8, расположенные на корпусе вихревого компрессора первой ступени на всасе 4 и нагнетании 6, отделяют зону всасывания от зоны нагнетания.Freon (working fluid) is first compressed in stage I of the centrifugal freon compressor, for which it is first sucked in and enters through the low pressure inlet pipe 3 into the low pressure chamber of the first stage compressor 5. After the compression process, when the impeller of the vortex compressor 7 rotates between the vortex compressor housing compressor of the first stage at suction 4 and the housing of the vortex compressor of the first stage at the discharge 6, while the separator blades 8 located on the housing of the vortex compressor of the first stage at the suction 4 and discharge 6 separate the suction zone from the discharge zone.

При вращении лопаток рабочего колеса 7 хладон входит в периферийно-боковой канал корпус вихревого компрессора первой ступени на всасе 4 и на нагнетании 6, где приобретает спиралеобразный характер за счет периодической передачи энергии от лопаток, а затем, тормозясь лопатками разделителя 8, направляется через канал в корпусе вихревого компрессора первой ступени на нагнетании 6 дальше в нагнетательную камеру первой ступени 9. При этом малая часть хладона перетекает из периферийно-бокового каналов корпусов 4 и 6 зоны нагнетания перед лопатками разделителя 8 в область пониженного давления, т.е. в зону всасывания.When the blades of the impeller 7 rotate, the freon enters the peripheral-side channel of the first-stage vortex compressor housing at suction 4 and at the discharge 6, where it acquires a spiral character due to the periodic transfer of energy from the blades, and then, being decelerated by the separator blades 8, it is directed through the channel into housing of the vortex compressor of the first stage at the discharge 6 further into the discharge chamber of the first stage 9. In this case, a small part of the refrigerant flows from the peripheral-side channels of the housings 4 and 6 of the discharge zone in front of the blades of the separator 8 into the area of reduced pressure, i.e. into the suction area.

Из зоны нагнетания хладон через отверстие в корпусе вихревого компрессора первой ступени на нагнетании 6 подается в нагнетательную камеру первой ступени 9 и далее в зазор между ротором электродвигателя 17 и статором электродвигателя 18. Протекая через зазор и снимая избыточное тепло с ротора 17 и статора 18 электродвигателя хладон протекает далее в камеру перед компрессором второй ступени 10.From the injection zone, freon through an opening in the housing of the vortex compressor of the first stage at discharge 6 is fed into the discharge chamber of the first stage 9 and further into the gap between the rotor of the electric motor 17 and the stator of the electric motor 18. Flowing through the gap and removing excess heat from the rotor 17 and stator 18 of the electric motor, freon flows further into the chamber before the compressor of the second stage 10.

Дальнейшее сжатие хладона происходит в компрессоре II ступени, который образован входным диффузором рабочего колеса второй ступени 11 и рабочим колесом центробежного компрессора 12 установленного на валу 16, при вращении которого происходит процесс сжатия. Хладон из камеры перед компрессором второй ступени 10 через входной диффузор рабочего колеса второй ступени 11 поступает на лопатки рабочего колеса центробежного компрессора 12, от которого получает дополнительную кинетическую энергию и в котором сжимается и поступает на лопатки диффузора компрессора второй ступени 13, где происходит его торможение и преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления, и выходя из лопаток диффузора, хладон попадает в нагнетательную камеру центробежного компрессора второй ступени 14. Через выходной патрубок 15 хладон с высоки давлением выходит из корпуса компрессора 1.Further compression of freon occurs in the second stage compressor, which is formed by the inlet diffuser of the second stage impeller 11 and the impeller of the centrifugal compressor 12 mounted on the shaft 16, during the rotation of which the compression process occurs. Freon from the chamber in front of the compressor of the second stage 10 through the inlet diffuser of the impeller of the second stage 11 enters the blades of the impeller of the centrifugal compressor 12, from which it receives additional kinetic energy and in which it is compressed and enters the diffuser blades of the compressor of the second stage 13, where it is braked and the conversion of the kinetic energy of the flow into the potential energy of pressure, and leaving the diffuser blades, the freon enters the discharge chamber of the centrifugal compressor of the second stage 14. Through the outlet pipe 15, the freon with high pressure leaves the compressor housing 1.

С учетом изложенного можно сделать вывод, что поставленная цель реализуема, а технический результат достижим.In view of the foregoing, we can conclude that the goal is realizable, and the technical result is achievable.

Центробежные хладоновые компрессоры, выполненные согласно настоящему изобретению, могут соответственно применяться в холодильной технике. Более конкретно для использования в системах охлаждения бортового оборудования вертолетов, самолетов и наземных транспортных средствах, в которых присутствуют разнонаправленные вибрационные нагрузки, с возможностью работы с двух-фазными средами, в режиме жидкостного насоса, с возможностью использования в системах, заполненных хладоном, для охлаждения воздуха, жидких сред, в системах кондиционирования воздуха и холодильных установках промышленного и бытового назначения.The centrifugal freon compressors according to the present invention can suitably be used in refrigeration applications. More specifically for use in avionics cooling systems of helicopters, aircraft and ground vehicles that have multi-directional vibration loads, with the ability to work with two-phase media, in liquid pump mode, with the possibility of use in halon-filled systems for cooling air , liquid media, in air conditioning systems and refrigeration plants for industrial and domestic purposes.

Claims (1)

Центробежный хладоновый компрессор, содержащий герметично закрытый корпус, две компрессорные ступени с рабочими колесами, диффузорами, сборными камерами, патрубком входа в первую компрессорную ступень и патрубком выхода из второй компрессорной ступени, высокочастотный электродвигатель, размещенный между компрессорными ступенями, ротор которого выполнен на одном валу с рабочими колесами компрессорных ступеней, опорные узлы вала, закрепленные в корпусе агрегата и уплотнения, герметизирующие рабочие полости компрессорных ступеней, при этом для охлаждения приводного электродвигателя имеется рабочий зазор между ротором и статором, и проточные охлаждающие каналы с внешней стороны статора, при этом ротор образован по меньшей мере одним постоянным магнитом с бандажом из материала, препятствующего протеканию вихревых токов, а статор выполнен в виде шихтованного магнитопровода с обмоткой, отличающийся тем, что при одинаковой частоте вращения в качестве компрессора первой ступени используется вихревой компрессор как вакуумный насос и как компрессор для повышения давления перед рабочим колесом второй центробежной ступени компрессора, в опорных подшипниковых узлах на концах вала с рабочими колесами применены опорно-упорные, предпочтительно керамические, подшипники качения с керамическими шариками, которые воспринимают радиальную и осевую нагрузку при вращении вала и разнонаправленную вибрационную нагрузку в месте установки рабочих колес компрессора, и которые не продуваются рабочим телом (хладоном), для чего подшипник качения первой ступени установлен перед рабочим колесом первой ступени, а подшипник второй ступени установлен после рабочего колеса второй ступени центробежного хладонового компрессора, при этом корпус центробежного хладонового компрессора выполнен только из двух частей, на одной из которых расположен входной патрубок, а на второй выходной патрубок, зазор между которыми герметизирует прокладка, а все части центробежного хладонового компрессора расположены на валу в последовательности увеличения диаметральных габаритных размеров.Centrifugal refrigerant compressor containing a hermetically sealed housing, two compressor stages with impellers, diffusers, collection chambers, an inlet pipe to the first compressor stage and an outlet pipe from the second compressor stage, a high-frequency electric motor located between the compressor stages, the rotor of which is made on the same shaft with compressor stages impellers, shaft support units fixed in the unit housing and seals sealing the working cavities of the compressor stages, while for cooling the drive motor there is a working gap between the rotor and the stator, and flow cooling channels on the outside of the stator, while the rotor is formed along at least one permanent magnet with a bandage made of a material that prevents the flow of eddy currents, and the stator is made in the form of a laminated magnetic circuit with a winding, characterized in that at the same speed, an eddy current is used as the first stage compressor roar compressor as a vacuum pump and as a compressor for increasing pressure in front of the impeller of the second centrifugal stage of the compressor, in the support bearing units at the ends of the shaft with the impellers, support-thrust, preferably ceramic, rolling bearings with ceramic balls are used, which perceive the radial and axial load at shaft rotation and multidirectional vibration load at the installation site of the compressor impellers, and which are not blown through by the working fluid (freon), for which the first stage rolling bearing is installed in front of the first stage impeller, and the second stage bearing is installed after the second stage impeller of the centrifugal freon compressor, at the same time, the housing of the centrifugal freon compressor is made of only two parts, on one of which there is an inlet pipe, and on the second outlet pipe, the gap between which is sealed by a gasket, and all parts of the centrifugal freon compressor are located on the shaft in sequence of increasing diametrical overall dimensions.
RU2021121595A 2021-07-21 Centrifugal freon compressor RU2783056C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2783056C1 true RU2783056C1 (en) 2022-11-08

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU436175A2 (en) * 1972-10-13 1974-07-15 В. Лубенец VORTEX COMPRESSOR
SU1195062A1 (en) * 1984-06-14 1985-11-30 Николаевский Ордена Трудового Красного Знамени Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова Vortex compressor
SU1590669A1 (en) * 1988-06-27 1990-09-07 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Centrifugal-swirl compressor
RU2150609C1 (en) * 1999-02-18 2000-06-10 Научно-исследовательский институт низких температур при МАИ Centrifugal compressor unit and electric motor
RU2675296C1 (en) * 2018-02-13 2018-12-18 Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" Modular centrifugal compressor with axial input and integral electric drive

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU436175A2 (en) * 1972-10-13 1974-07-15 В. Лубенец VORTEX COMPRESSOR
SU1195062A1 (en) * 1984-06-14 1985-11-30 Николаевский Ордена Трудового Красного Знамени Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова Vortex compressor
SU1590669A1 (en) * 1988-06-27 1990-09-07 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Centrifugal-swirl compressor
RU2150609C1 (en) * 1999-02-18 2000-06-10 Научно-исследовательский институт низких температур при МАИ Centrifugal compressor unit and electric motor
RU2675296C1 (en) * 2018-02-13 2018-12-18 Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" Modular centrifugal compressor with axial input and integral electric drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2712842C (en) Centrifugal compressor assembly and method
CA2712828C (en) Centrifugal compressor assembly and method
US8037713B2 (en) Centrifugal compressor assembly and method
US7704056B2 (en) Two-stage vapor cycle compressor
Rice An analytical and experimental investigation of multiple disk pumps and compressors
EP1961972A2 (en) Two-stage vapor cycle compressor
CN104067071A (en) Variable-speed multi-stage refrigerant centrifugal compressor with diffusers
US11698074B2 (en) Turbo compressor and turbo chiller including the same
KR102577092B1 (en) Turbo compressor
CN110168195B (en) Reverse circulation device provided with turbine
CN116398452A (en) Magnetic suspension centrifugal heat pump compressor with wide frequency conversion operation
RU2783056C1 (en) Centrifugal freon compressor
CN112983850B (en) Three-wheel centrifugal compressor
CN221033177U (en) Centrifugal compressor
CN215333480U (en) Three-wheel centrifugal compressor
CN219953690U (en) Magnetic suspension centrifugal heat pump compressor with wide frequency conversion operation
KR102571417B1 (en) Turbo compressor
CN116241486B (en) Flat natural magnetic suspension high-speed compressor
CN113944641A (en) Centrifugal compressor and refrigeration cycle system
KR20230172887A (en) Turbo compressor
KR20230115704A (en) Turbo Compressor
RU2306459C2 (en) Radial booster
KR100279608B1 (en) Turbo compressor
KR20010073551A (en) Structure for cooling motor and shaft in turbo compressor
CN112253491A (en) Multistage centrifugal supercritical carbon dioxide compressor