离心压缩机和热泵系统的制作方法

1.本技术涉及一种离心压缩机和热泵系统。


背景技术：

2.热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置，其不仅具有能够提升能源品位的能力，而且具有技术成熟、安全可靠和实施简单等优势，因此被大量应用于民用领域中。
3.目前，出水温度在55℃及以下的空气源热泵技术已经很成熟，占据市场的主导地位，这类型热泵基本可满足常规住宅、商用建筑的生活热水和少数工业热水的需求；而在工业应用领域中，供热温度的要求大多高于民用，因此传统的民用热泵无法适应工业领域的需求。若能提高热泵输出温度上限，意味着可以满足更多领域的供热需求，代替现有的燃煤、燃油及燃气等锅炉设备，这不仅能够减少能源的消耗，也能提高能源的利用率。高温热泵技术可以提供高品质的热量，供热温度能满足许多工业应用领域的需求，因此具有广阔的应用前景。
4.与螺杆压缩机、涡旋压缩机相比，离心压缩机能提供更高压比的气源，其工作原理是靠电机带动叶轮高速旋转而产生的离心力来提升制冷剂气体速度，通过扩压室，在其中完成动能向压能的转化。但是高压比的气源就意味着压缩机的排气温度较高，压力较高，那么用于支撑电机轴的轴承的受热量也随之升高，进而会导致该轴承因温度过高而保护失效，引起电机轴的弯曲变形，损害压缩机性能，降低机组运行的可靠性。


技术实现要素：

5.本技术提供一种离心压缩机和热泵系统，改善以上因电机轴承温度过高而导致保护失效的问题，进而提高压缩机运行的可靠性。
6.本技术第一方面提供一种离心压缩机，包括：
7.电机，包括电机壳体和设置在电机壳体内的电机轴；和
8.压缩部，设置在电机的轴向端部，且压缩部包括叶轮、从动轴和联轴器，从动轴与叶轮连接，联轴器连接电机轴和从动轴，以使得电机驱动叶轮转动。
9.在一些实施例中，压缩部还包括套设在联轴器外侧的隔热套筒。
10.在一些实施例中，压缩部还包括设置在叶轮的靠近电机一侧的密封挡板，密封挡板具有连通孔，从动轴穿过连通孔并与电机轴连接，隔热套筒的端部连接在密封挡板上。
11.在一些实施例中，密封挡板的两端与电机壳体连接以覆盖电机壳体的截面。
12.在一些实施例中，隔热套筒的壁体上设置有通孔，通孔用于使冷却流体流入。
13.在一些实施例中，隔热套筒由铜制成。
14.在一些实施例中，压缩部还包括密封挡板，密封挡板设置在叶轮的靠近电机一侧且具有连通孔，从动轴穿过连通孔并与电机轴连接。
15.在一些实施例中，电机还包括固定设置在电机壳体上的轴承支座和主轴承，电机
轴通过主轴承支撑在轴承支座上，压缩部还包括扩压器和辅助轴承，扩压器相对于电机壳体固定设置，辅助轴承设置在从动轴和扩压器之间。
16.在一些实施例中，辅助轴承包括气浮轴承。
17.在一些实施例中，离心压缩机包括分别设置在电机的轴向两端的两个压缩部，两个压缩部包括一级压缩部和二级压缩部，一级压缩部输出的气体进入二级压缩部继续加压。
18.本技术第二方面提供一种热泵系统，包括上述离心压缩机。
19.基于本技术提供的技术方案，离心压缩机包括电机和压缩部，电机包括电机壳体和设置在电机壳体内的电机轴。压缩部设置在电机的轴向端部，且压缩部包括叶轮、从动轴和联轴器，从动轴与叶轮连接，联轴器连接电机轴和从动轴，以使得电机驱动叶轮转动。本技术的离心压缩机通过增加与叶轮连接的从动轴，并利用联轴器同轴连接电机轴和从动轴，这样增大了电机与叶轮之间的轴向距离，以增大气流热量的传热距离，这样可减少传递到电机处的热量，使得电机的主轴承运行在正常温度范围内，以提高压缩机运行的可靠性。
20.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
22.图1为本技术实施例的离心压缩机的剖面结构示意图。
23.图2为图1中一级压缩部的联轴器及隔热套筒的放大结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
26.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位
之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
27.离心压缩机能提供的压头是由叶轮的转速来决定的，但是受限于叶轮材料的强度和叶轮直径，叶轮的转速无法得到很高，因此对于一些需要提供更高压比的气源的高温热泵来说，需要采用双级或多级压缩来保证离心压缩机提供足够的压头。但是在采用双级压缩后，压缩机的排气温度更高、压力更高，这样电机轴承的受热量随之升高，由于电机轴承内表面的巴氏合金在温度过高时，可能会脱落进而导致电机轴承对电机轴的保护失效，这样就增大了电机轴在高速旋转时的振动，引起轴的弯曲变形，损害压缩机性能，降低机组运行的可靠性。
28.为了解决以上问题，本技术的发明人通过深入研究，提出可以通过增大压缩部和电机之间的距离来增大气流热量的传热距离，这样可减少传递到电机处的热量，使得电机轴承运行在正常温度范围内，以提高压缩机运行的可靠性。
29.参考图1，本技术实施例提供一种离心压缩机，包括电机1和压缩部。电机1包括电机壳体11和设置在电机壳体11内的电机轴15。压缩部设置在电机1的轴向端部。压缩部包括叶轮、从动轴和联轴器，从动轴与叶轮连接，联轴器连接电机轴15和从动轴，以使得电机1驱动叶轮转动。
30.如图1所示，电机1包括电机壳体11、第一轴承支座12、第一主轴承13、电机定子14、电机轴15、第二主轴承16和第二轴承支座17。
31.电机壳体11为不规则形状，具体地中间主体部为柱形腔，两端为扩口状。电机壳体11一般是由铸造形成，主要用来保护电机组件。电机壳体11内部设置螺旋冷却流道，用于冷却的冷媒可以自下而上进入压缩机，沿冷却流道带走电机热量，降低电机工作温度。
32.第一轴承支座12和第二轴承支座17为回转类零件，分别为第一主轴承13和第二主轴承16提供支撑。
33.第一主轴承13和第二主轴承16为回转类零件，内表面粘有巴氏合金，保护轴稳定高速旋转。具体地，第一主轴承13和第二主轴承16为油轴承，也就是利用润滑油润滑的轴承。
34.电机定子14为回转类零件，主要由定子铁芯和定子绕组构成。
35.如图1所示，本实施例的离心压缩机包括分别设置在电机1两端的两个压缩部。两个压缩部包括一级压缩部2和二级压缩部3。一级压缩部输出的气体进入二级压缩部继续加压。一级压缩部2和二级压缩部3的结构基本相同，下面主要以一级压缩部2的结构为例来说明，二级压缩部3与一级压缩部2不同的地方也将指出。
36.一级压缩部2包括壳体21、一级蜗壳22、第一锁紧螺母23、一级叶轮24、第一辅助轴承25、一级扩压器26、第一密封挡板27、第一从动轴28、联轴器29和隔热套筒20。壳体21和一级蜗壳22为不规则形状，一般通过铸造形成。一级叶轮24通过第一锁紧螺母23与第一从动轴28连接，第一从动轴28通过联轴器29与电机轴15同轴连接，这样电机轴15的转动可同时带动一级叶轮24转动。气体由壳体21进口轴向进入压缩机，流经一级叶轮24时变为径向，然
后进入一级扩压器26，由一级蜗壳22排出气体。
37.二级压缩部3包括二级蜗壳32、第二锁紧螺母33、二级叶轮34、第二辅助轴承35、二级扩压器36、第二密封挡板37和第二从动轴38。二级蜗壳32为不规则形状，一般通过铸造形成。一级叶轮24和二级叶轮34为闭式叶轮，是离心压缩机的核心零件。如图1所示，电机轴15的轴向两端分别通过第一从动轴28和第二从动轴38与一级叶轮24和二级叶轮34连接，这样当电机1运行时，可带动一级叶轮24和二级叶轮34高速旋转，一级叶轮24先对压缩机进口气流做功使之提速升压，气流从一级蜗壳22的出口出来，通过管道进入二级叶轮34，经二级叶轮34做功再提速升压，成为满足高温热泵运行的高压气流。
38.在其他一些附图未示出的实施例中，离心压缩机也可以仅包括一个压缩部。该压缩部设置在电机1的轴向一端。
39.在本技术实施例的技术方案中，通过增加与叶轮连接的从动轴，并利用联轴器同轴连接电机轴15和从动轴，这样增大了电机1与叶轮之间的轴向距离，以增大气流热量的传热距离，这样可减少传递到电机处的热量，使得电机的主轴承运行在正常温度范围内，以提高压缩机运行的可靠性。
40.为了进一步减少热量从压缩部到电机的传递，在一些实施例中，压缩部还包括密封挡板，密封挡板设置在叶轮的靠近电机1一侧且具有连通孔，从动轴穿过连通孔并与电机轴15连接。
41.如图1所示，一级压缩部2包括第一密封挡板27。第一密封挡板27与电机壳体11的端部连接，且覆盖电机壳体11的端面。这样第一密封挡板27为第一主轴承13形成了有效传热屏障，大大降低了气流热量。
42.同样地，二级压缩部3包括第二密封挡板37。第二密封挡板37与电机壳体22的另一端的端面连接且覆盖电机壳体11的端面，这样第二密封挡板37就为第二主轴承16形成有效传热屏障，大大降低气流热量。
43.参考图1和图2，为了进一步降低主轴承受热温度，在一些实施例中，压缩部还包括套设在联轴器29外侧的隔热套筒20。
44.在一些实施例中，压缩部还包括设置在叶轮的靠近电机1一侧的密封挡板，密封挡板具有连通孔，从动轴穿过连通孔并与电机轴15连接，隔热套筒20的端部连接在密封挡板上。
45.如图1所示，隔热套筒20的轴向端部固定设置在第一密封挡板27上，进而实现固定。
46.在一些实施例中，隔热套筒20的壁体上设置有通孔，通孔用于使冷却流体流入。例如，可在隔热套筒20上开设小孔，方便引入冷媒喷洒冷却，这样既可以带走部分气流热量，还可以降低轴高速旋转时产生的热量，而且整个联轴器结构不仅能起到隔热降温的作用，同时还可以降低轴在高速旋转时的振动影响，避免引起轴的弯曲变形，综合提高了热泵系统整体的耐高温性能和运行可靠性。
47.在一些实施例中，隔热套筒20由铜制成。优选地，还可以在隔热套筒20的外侧包裹设置隔热层。
48.进一步地，还可以在隔热套筒20的外侧增加风扇，进一步提高降温效果。
49.本技术实施例的离心压缩机通过增加从动轴以及联轴器来增大叶轮与主轴承之
间的距离，这样使得电机轴两端的悬臂过长，而且从动轴一端还要安装设置叶轮、蜗壳等零件，这样会加剧从动轴的弯曲应变。为了改善从动轴的弯曲，在一些实施例中，电机1还包括固定设置在电机壳体11上的轴承支座和主轴承，电机轴15通过主轴承支撑在轴承支座上。压缩部还包括扩压器和辅助轴承，扩压器相对于电机壳体11固定设置，辅助轴承设置在从动轴和扩压器之间。辅助轴承的设置对从动轴形成支撑作用，进而可放置从动轴弯曲。
50.具体地，如图1所示，第一从动轴28与一级扩压器26之间设置第一辅助轴承25。第二从动轴38与二级扩压器36之间设置第二辅助轴承35。与主轴承需要承载较大负荷相比，第一辅助轴承25和第二辅助轴承35所承载的载荷较小，因此第一辅助轴承25和第二辅助轴承35可采用气浮轴承或其他利用制冷剂润滑的轴承。而且由于第一辅助轴承25和第二辅助轴承35距离叶轮较近，采用气浮轴承或其他利用制冷剂润滑的轴承也可避免在高温下轴承的保护作用失效。
51.在一些实施例中，辅助轴承包括气浮轴承。
52.本技术实施例采用上述将两级压缩部分别设置在电机轴两端的结构，这样使得一级进气与二级进气的方向相反，从而使第一从动轴28受到的轴向力与第二从动轴38受到的轴向力方向相反，利用两个轴向力的相互抵消，能降低压缩机的整体轴向受力，减轻了轴承的负荷，进而有效降低了压缩机运行过程中产生的振动噪音。
53.如图1所示，一级扩压器26的靠近第一密封挡板27的端面包括与第一密封挡板27接触的凸起和与第一密封挡板27之间具有间隙b的中间端面。相应的，第一辅助轴承25的靠近第一密封挡板27的端面向内侧倾斜设置。二级扩压器36的靠近第二密封挡板37的端面与第二密封挡板37贴合。相应的，第二辅助轴承35具有向径向外侧突出并卡在二级扩压器36的端面上的凸边。由于一级扩压器26和二级扩压器36的结构不同，因此第一辅助轴承25的结构也与第二辅助轴承35的结构不同，第一辅助轴承25和第二辅助轴承35起到支撑及防止扩压器左右蹿动的作用。
54.本技术实施例还提供一种热泵系统，包括上述离心压缩机。
55.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本技术的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本技术技术方案的精神，其均应涵盖在本技术请求保护的技术方案范围当中。

技术特征：
1.一种离心压缩机，其特征在于，包括：电机(1)，包括电机壳体(11)和设置在所述电机壳体(11)内的电机轴(15)；和压缩部，设置在所述电机(1)的轴向端部，且所述压缩部包括叶轮、从动轴和联轴器，所述从动轴与所述叶轮连接，所述联轴器连接所述电机轴(15)和所述从动轴，以使得所述电机(1)驱动所述叶轮转动。2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述压缩部还包括套设在所述联轴器外侧的隔热套筒。3.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，所述压缩部还包括设置在所述叶轮的靠近所述电机(1)一侧的密封挡板，所述密封挡板具有连通孔，所述从动轴穿过所述连通孔并与所述电机轴(15)连接，所述隔热套筒的端部连接在所述密封挡板上。4.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，所述密封挡板的两端与所述电机壳体(11)连接以覆盖所述电机壳体(11)的截面。5.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，所述隔热套筒的壁体上设置有通孔，所述通孔用于使冷却流体流入。6.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，所述隔热套筒由铜制成。7.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述压缩部还包括密封挡板，所述密封挡板设置在所述叶轮的靠近所述电机(1)一侧且具有连通孔，所述从动轴穿过所述连通孔并与所述电机轴(15)连接。8.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述电机还包括固定设置在所述电机壳体(11)上的轴承支座(12)和主轴承(13)，所述电机轴(15)通过所述主轴承(13)支撑在所述轴承支座(12)上，所述压缩部还包括扩压器和辅助轴承，所述扩压器相对于所述电机壳体(11)固定设置，所述辅助轴承设置在所述从动轴和所述扩压器之间。9.根据权利要求8所述的离心压缩机，其特征在于，所述辅助轴承包括气浮轴承。10.根据权利要求1至8中任一项所述的离心压缩机，其特征在于，所述离心压缩机包括分别设置在电机(1)的轴向两端的两个压缩部，所述两个压缩部包括一级压缩部和二级压缩部，所述一级压缩部输出的气体进入所述二级压缩部继续加压。11.一种热泵系统，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述的离心压缩机。

技术总结
本申请公开了一种离心压缩机和热泵系统。离心压缩机包括电机和压缩部，电机包括电机壳体和设置在电机壳体内的电机轴。压缩部设置在电机的轴向端部，且压缩部包括叶轮、从动轴和联轴器，从动轴与叶轮连接，联轴器连接电机轴和从动轴，以使得电机驱动叶轮转动。本申请的离心压缩机通过增加与叶轮连接的从动轴，并利用联轴器同轴连接电机轴和从动轴，这样增大了电机与叶轮之间的轴向距离，以增大气流热量的传热距离，这样可减少传递到电机处的热量，使得电机的主轴承运行在正常温度范围内，以提高压缩机运行的可靠性。压缩机运行的可靠性。压缩机运行的可靠性。


技术研发人员：刘华 蒋楠 钟瑞兴 梁敬联
受保护的技术使用者：珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/4/15