气悬浮压缩机结构.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202311763131.0(22)申请日 2023.12.21(71)申请人 青岛科技大学地址 266000 山东省青岛市崂山区松岭路99号(72)发明人 刘广彬杨启超赵远扬李连生(74)专利代理机构 青岛中天汇智知识产权代理有限公司 37241专利代理师 崔广波(51)Int.Cl.F04D 25/06(2006.01)F04D 29/00(2006.01)(54)发明名称一种气悬浮压缩机结构(57)摘要本发明公开了一种气悬浮压缩机结构，涉及压缩机技术领域。一种气悬浮压缩机结构，包括多级气悬浮。

2、压缩机，多级气悬浮压缩机内的主轴通过径向轴承、止推轴承旋转设置于压缩机壳体内；且主轴上固定设置有与止推轴承配合的止推盘；主轴在高压级压缩机端部开设有沿其长度方向延伸分布的主供气孔，主供气孔与高压级压缩机入口连通，在一级压缩机叶轮位置为封闭设置。本发明通过对多级气悬浮压缩机进行结构改进，优化了电机转子和主轴的冷却过程，提高了主轴及电机转子温度均匀性，减小主轴热变形；同时，改善了气悬浮轴承内部的气体压力分布，降低了径向轴承、止推轴承的耗气量，提高了轴承的承载能力。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 117703787 A2024.03.15CN 117703787 A1.一种气悬浮压缩机结构。

3、，包括多级气悬浮压缩机，多级气悬浮压缩机内的主轴通过径向轴承、止推轴承旋转设置于压缩机壳体内；且主轴上固定设置有与止推轴承配合的止推盘；其特征在于，主轴在高压级压缩机端部开设有沿其长度方向延伸分布的主供气孔，主供气孔与高压级压缩机入口连通，在一级压缩机叶轮位置为封闭设置；主供气孔在径向轴承两端位置分别设置有与其连通并进行径向设置的径向轴承排气孔，主供气孔在止推盘中心位置设置有与其连通并进行径向设置的止推轴承排气孔；止推盘中心沿径向开设止推盘排气孔，其与主轴连接位置开设有环形槽；止推盘外缘两侧开设螺旋槽；环形槽一侧与止推轴承排气孔连通，另一侧与止推盘排气孔连通。2.根据权利要求1所述的气悬浮压缩。

4、机结构，其特征在于，所述多级气悬浮压缩机为两级气悬浮压缩机。3.根据权利要求2所述的气悬浮压缩机结构，其特征在于，径向轴承、止推轴承间隔并同轴固定设置在两级气悬浮压缩机的壳体内；径向轴承、止推轴承均为气悬浮轴承；主轴位于两级气悬浮压缩机的壳体内并旋转设置于径向轴承、止推轴承上；止推盘固定在主轴上并靠近止推轴承进行设置；电机转子固定在主轴上并位径向轴承、止推轴承之间；电机定子固定设置在两级气悬浮压缩机的壳体内并与电机转子相对设置；一级压缩机叶轮、二级压缩机叶轮分别设置在主轴两端，并位于各级蜗壳内。4.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机结构，其特征在于，所述止推轴承包括两个，两个止推轴承间隔设置；止。

5、推盘位于两个止推轴承之间的间隙中。5.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机结构，其特征在于，所述多级气悬浮压缩机的蜗壳为对称布置结构。6.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机结构，其特征在于，所述止推盘排气孔沿止推盘周向均匀间隔设置多条。7.根据权利要求1所述的气悬浮压缩机结构，其特征在于，所述径向轴承排气孔沿主轴周向均匀间隔设置多条；所述止推轴承排气孔沿主轴周向均匀间隔设置多条。权利要求书1/1 页2CN 117703787 A2一种气悬浮压缩机结构技术领域0001本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种气悬浮压缩机结构。背景技术0002气悬浮离心制冷压缩机是当前技术热点；其中，静压气悬浮轴承因其结构。

6、简单、承载力大、稳定性好等优点更具前景。对于气悬浮压缩机，通常配备高速电机，由于高速电机功率密度大、尺寸小的特点，其散热更加困难。0003目前，对于气悬浮压缩机进行电机散热的解决方式一般为：在压缩机壳体内开设螺旋形通道，制冷剂液体在螺旋形通道内流动并冷却电机定子，气化后的制冷剂气体进入电机内部冷却电机转子，最后排出电机腔；0004但是，对于上述电机散热的解决方案，发明人认为，此方案存在技术缺陷：电机转子仅依靠电机腔内的气体进行冷却，制冷剂仅与转子外表面接触，对转子内部冷却较差，导致转子温度较高，且温度分布不均匀，致使转子内部温度较高，外侧则较低；较高的温度和不均匀分布会造成转子热变形增大，影响。

7、轴承的实际工作间隙(气悬浮轴承间隙为微米级)，甚至造成轴承碰磨损坏。0005此外，发明人还认为，现有的气悬浮轴承的供气方式均采用中间进气，端部排气的方案，轴承与主轴间为均匀间隙，这种设置方式也存在技术缺陷：径向轴承的两端、止推轴承的外缘均为轴承气的排气端，距离供气孔较远，导致径向轴承、止推轴承处的气体压力较低，降低了轴承的承载力；尽管增加供气孔数量能提高轴承承载力，但供气孔靠近排气端时会增大轴承的耗气量。0006因此，合理冷却电机转子、提高其温度分布的均匀性是轴承可靠性的基础，提高轴承排气端的气体压力是提高轴承承载力、降低耗气量的保证，二者均为当前气悬浮离心制冷压缩机面临的难题；如何解决上述问。

8、题，是本领域的技术人员急需解决的技术问题。0007公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。发明内容0008针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种气悬浮压缩机结构，以解决上述背景技术中提出的问题。0009本发明提供了以下技术方案：0010一种气悬浮压缩机结构，包括多级气悬浮压缩机，多级气悬浮压缩机内的主轴通过径向轴承、止推轴承旋转设置于压缩机壳体内；且主轴上固定设置有与止推轴承配合的止推盘；其特征在于，0011主轴在高压级压缩机端部开设有沿其长度方向延伸分布的主供气孔，主供气孔与高压级压。

9、缩机入口连通，在一级压缩机叶轮位置为封闭设置；0012主供气孔在径向轴承两端位置分别设置有与其连通并进行径向设置的径向轴承说明书1/4 页3CN 117703787 A3排气孔，主供气孔在止推盘中心位置设置有与其连通并进行径向设置的止推轴承排气孔；0013止推盘中心沿径向开设止推盘排气孔，其与主轴连接位置开设有环形槽；止推盘外缘两侧开设螺旋槽；0014环形槽一侧与止推轴承排气孔连通，另一侧与止推盘排气孔连通。0015优选的，所述多级气悬浮压缩机为两级气悬浮压缩机。0016优选的，径向轴承、止推轴承间隔并同轴固定设置在两级气悬浮压缩机的壳体内；径向轴承、止推轴承均为气悬浮轴承；0017主轴位于两。

10、级气悬浮压缩机的壳体内并旋转设置于径向轴承、止推轴承上；0018止推盘固定在主轴上并靠近止推轴承进行设置；0019电机转子固定在主轴上并位径向轴承、止推轴承之间；0020电机定子固定设置在两级气悬浮压缩机的壳体内并与电机转子相对设置；0021一级压缩机叶轮、二级压缩机叶轮分别设置在主轴两端，并位于各级蜗壳内。0022优选的，所述止推轴承包括两个，两个止推轴承间隔设置；止推盘位于两个止推轴承之间的间隙中。0023优选的，所述多级气悬浮压缩机的蜗壳为对称布置结构。0024优选的，所述止推盘排气孔沿止推盘周向均匀间隔设置多条。0025优选的，所述径向轴承排气孔沿主轴周向均匀间隔设置多条；所述止推轴承。

11、排气孔沿主轴周向均匀间隔设置多条。0026本发明实施例提供的一种气悬浮压缩机结构，具有以下有益效果：通过对气悬浮压缩机进行结构改进，直接利用制冷剂冷却主轴内部，改善了电机转子冷却过程，并优化了电机转子的冷却温度的均匀性；同时，降低了径向轴承、止推轴承的耗气量，提高了轴承的承载能力。附图说明0027图1为本发明的剖面结构示意图；0028图2为本发明中止推盘主视方向的结构示意图；0029图3为本发明中止推盘的剖面结构示意图；0030图4为本发明图3中A的局部放大图；0031图5为本发明中主轴与径向轴承连接的部分结构的剖面结构示意图。具体实施方式0032下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例。

12、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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。0033参阅图1图5；0034针对上述背景技术提到的问题，本发明实施例提供了一种气悬浮压缩机结构，以解决上述技术问题，其技术方案如下：0035一种气悬浮压缩机结构，包括：说明书2/4 页4CN 117703787 A40036包括多级气悬浮压缩机，多级气悬浮压缩机内的主轴4通过径向轴承13、止推轴承10旋转设置于压缩机壳体内；且主轴4上固定设置有与止推轴承10配合的止推盘11；0037。

13、主轴4在高压级压缩机端部开设有沿其长度方向延伸分布的主供气孔3，主供气孔3与高压级压缩机入口连通，在一级压缩机叶轮9位置为封闭设置；0038主供气孔3在径向轴承13两端位置分别设置有与其连通并进行径向设置的径向轴承排气孔12，主供气孔在止推盘中心位置设置有与其连通并进行径向设置的止推轴承排气孔7；0039止推盘11中心沿径向开设止推盘排气孔15，其与主轴4连接位置开设有环形槽16；止推盘11外缘两侧开设螺旋槽14；具体的，环形槽16的槽宽值小于止推盘11的厚度值，环形槽16两侧的槽壁过盈配合在主轴4上；0040环形槽16一侧与止推轴承排气孔7连通，另一侧与止推盘排气孔15连通。0041本实施例。

14、中，所述多级气悬浮压缩机为两级气悬浮压缩机；两级气悬浮压缩机为共轴结构，一级压缩机叶轮9位于一级蜗壳8内，二级压缩机叶轮2位于二级蜗壳1内。0042本实施例中，所述两级气悬浮压缩机为对称布置结构；一级压缩机叶轮9、二级压缩机叶轮2对称位于主轴4两端。0043本实施例中，径向轴承13、止推轴承10间隔并同轴固定设置在两级气悬浮压缩机的壳体内；径向轴承13、止推轴承10均为气悬浮轴承；0044主轴4位于两级气悬浮压缩机的壳体内并旋转设置于径向轴承13、止推轴承10上；0045止推盘11固定在主轴4上并靠近止推轴承10进行设置；具体的，止推盘11直径大于止推轴承10的工作面直径，确保止推盘11的支撑。

15、面积；0046电机转子6固定在主轴4上并位径向轴承13、止推轴承10之间；0047电机定子5固定设置在两级气悬浮压缩机的壳体内并与电机转子6相对设置；0048一级压缩机叶轮9、二级压缩机叶轮2分别设置在主轴4两端。0049本实施例中，所述止推轴承10包括两个，两个止推轴承10间隔设置；止推盘11位于两个止推轴承10之间的间隙中。0050本实施例中，所述止推盘排气孔15沿止推盘11周向均匀间隔设置多条；具体的，止推盘排气孔15的实际设置数量依据具体情况设置。0051本实施例中，所述径向轴承排气孔12沿主轴4周向均匀间隔设置多条；所述止推轴承排气孔7沿主轴4周向均匀间隔设置多条。0052本发明实施。

16、例提供的一种气悬浮压缩机结构的工作原理如下，具体的，以下仅以两级气悬浮压缩机为例进行解释：00531.当压缩机运行时，二级压缩机叶轮2处的气体进入主供气孔3内，部分气体沿径向轴承排气孔12排出至径向轴承13两端位置，随后排入电机腔继续对电机转子6进行降温；00542.因电机腔内的压力低于二级压缩机的进气压力，二级压缩机入口处的部分气体能够自动进入主供气孔3并由径向轴承排气孔12和止推轴承排气孔7排入电机腔内；气体的自动流动过程能够对主轴4内部进行冷却，降低主轴4和电机转子6温度，改善了主轴4及电机转子6温度分布的均匀性，减小了主轴热变形，进而减小轴承工作间隙的变化，避免轴承与主轴碰磨损坏；00。

17、553.因径向轴承13两端的径向轴承排气孔12位置处的的间隙略大于径向轴承13与说明书3/4 页5CN 117703787 A5主轴4间的间隙，此位置处的气体进行积聚并形成一个隔离气室，这个隔离气室中的气体压力相对较高，起到隔离气体的作用，可以增加径向轴承13端部气体压力，减少径向轴承13自身的工作排气量，减少轴承耗气量，进而提高径向轴承13的承载力；00564.另一部分气体则通过止推轴承排气孔7进入止推盘11内的环形槽16内部，再经过止推盘排气孔15排至止推盘11外部；因止推盘11外缘处开设有螺旋槽14，随着主轴4旋转，止推盘11外侧气体进入螺旋槽14并向内流动，在止推轴承10的外缘靠近螺旋。

18、槽14内圈处形成高压气体，阻止止推轴承10自身的工作排气过程，增加边缘处气体压力，进而降低止推轴承10的耗气量，提高承载能力；00575.同时，本发明中经供气孔3内的气体全部排至电机腔内，进而增加了电机腔内的冷气供应量，提高了转子外表面的冷却效果。0058需要说明的是，本发明适用于对置布置的多级气悬浮压缩机结构，以上只是以两级气悬浮压缩机为例进行原理解读；当气悬浮压缩机为多级气悬浮压缩机结构时，此时主供气孔需与高压级一侧连通，在低压级侧封闭，确保冷却气能自动进入主轴内部并流至电机腔内。0059本发明实施例提供的一种气悬浮压缩机结构，具有以下有益效果：通过对气悬浮压缩机进行结构改进，优化了电机转。

19、子和主轴的冷却过程，提高了主轴及电机转子温度均匀性，减小了主轴热变形；同时，改善了气悬浮轴承内部的气体压力分布，降低了径向轴承、止推轴承的耗气量，提高了轴承的承载能力。0060以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。0061在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。0062可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。说明书4/4 页6CN 117703787 A6图1图2说明书附图1/2 页7CN 117703787 A7图3图4图5说明书附图2/2 页8CN 117703787 A8。