專利名稱：制冷機(jī)用磁懸浮渦輪增壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制冷機(jī)用磁懸浮渦輪增壓裝置。
技術(shù)背景目前，常見的蒸汽壓縮式制冷機(jī)進(jìn)行制冷循環(huán)時(shí)，制冷劑蒸發(fā)后以氣態(tài) 形式被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮后進(jìn)入熱交換器，再經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置或膨脹機(jī)(一 般以定流量節(jié)流機(jī)構(gòu)(如毛細(xì)管)居多實(shí)現(xiàn)制冷)完成循環(huán)。這樣，制冷工 質(zhì)一般以過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)入壓縮機(jī)，工質(zhì)體積有較大膨脹即比容增大，從而使得 實(shí)際參與制冷循環(huán)的工質(zhì)質(zhì)量相對(duì)減少；在壓縮機(jī)輸入功率確定的前提下， 壓縮機(jī)為實(shí)現(xiàn)制冷必需保證一定的壓縮比，則制冷系統(tǒng)的輸氣量變小，同時(shí) 壓縮機(jī)主軸和支撐軸承之間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在摩擦力，出現(xiàn)電機(jī)的輸入功率小，壓 縮機(jī)發(fā)熱等問(wèn)題，設(shè)備制冷能力降低，壓縮機(jī)工作環(huán)境惡劣時(shí)，制冷設(shè)備效 率極低，甚至不能正常使用。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種制冷機(jī)用磁懸浮渦輪增壓裝置，通過(guò)制冷系 統(tǒng)排氣或者外力驅(qū)動(dòng)，增大壓縮機(jī)的輸氣量，有效增加制冷工質(zhì)循環(huán)量，減 小電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力，提高了制冷機(jī)的制冷量和電機(jī)效率。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種制冷機(jī)用磁懸浮渦輪增壓裝置，所述渦 輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件和驅(qū)動(dòng)組件，所述低壓渦輪組件設(shè) 于軸承組件的一側(cè)，而驅(qū)動(dòng)組件設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組件內(nèi)側(cè)中心 設(shè)有一渦輪軸，其軸向兩端延伸進(jìn)入低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件的內(nèi)側(cè)，與低 壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)件連接。本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是 一種制冷機(jī)用磁懸浮渦輪增壓裝置， 所述渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件和驅(qū)動(dòng)組件，所述低壓渦輪 組件設(shè)于軸承組件的一側(cè)，而驅(qū)動(dòng)組件設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組件內(nèi) 側(cè)中心設(shè)有一渦輪軸，其軸向兩端延伸進(jìn)入低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件的內(nèi) 側(cè)，與低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)件連接；所述軸承組件為磁懸浮 軸承，其包括設(shè)于渦輪軸推力盤兩側(cè)的軸向平衡磁體和軸向位移傳感器、設(shè)于軸承組件兩端分別靠近低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件的徑向平衡磁體和徑向 位移傳感器，所述渦輪軸懸浮于徑向平衡磁體內(nèi)側(cè)；所述低壓渦輪組件包括低壓渦輪殼體、設(shè)于低壓渦輪殼體徑向中心部位的低壓制冷劑吸氣口、設(shè)于 低壓渦輪殼體外直徑上的低壓制冷劑排氣口以及準(zhǔn)確安裝在渦輪軸上的低 壓渦輪；所述驅(qū)動(dòng)部分為壓縮機(jī)高壓排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器，其包括高壓渦 輪殼體、設(shè)于高壓渦輪殼體外直徑上的高壓制冷劑吸氣口、設(shè)于高壓渦輪殼 體上與軸承組件相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)的高壓制冷劑排氣口以及準(zhǔn)確安裝在渦輪 軸上的高壓渦輪。本實(shí)用新型更為詳細(xì)的技術(shù)方案是 一種制冷機(jī)用磁懸浮渦輪增壓裝 置，所述渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件和驅(qū)動(dòng)組件，所述低壓 渦輪組件設(shè)于軸承組件的一側(cè)，而驅(qū)動(dòng)組件設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組 件內(nèi)側(cè)中心設(shè)有一渦輪軸，其軸向兩端延伸進(jìn)入低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件的 內(nèi)側(cè)，與低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)件連接；所述軸承組件為磁懸 浮軸承，其包括設(shè)于渦輪軸推力盤兩側(cè)的軸向平衡磁體和軸向位移傳感器、設(shè)于軸承組件兩端分別靠近低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件的徑向平衡磁體和徑 向位移傳感器，所述渦輪軸懸浮于徑向平衡磁體內(nèi)側(cè)；所述徑向平衡磁體為 圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其圓環(huán)內(nèi)側(cè)均勻分布有多個(gè)磁體電極，由纏繞其上的電流引線分 成徑向水平和垂直兩個(gè)方向的兩對(duì)電磁體；所述徑向、軸向位移傳感器、分 別與相應(yīng)的磁懸浮軸承控制器相連，磁懸浮軸承控制器又分別與相應(yīng)的電磁 體相連；所述磁懸浮軸承控制器與電磁體之間還連接有功率放大器；所述磁 懸浮軸承組件密封設(shè)置；所述低壓渦輪組件包括低壓渦輪殼體、設(shè)于低壓渦 輪殼體徑向中心部位的低壓制冷劑吸氣口、設(shè)于低壓渦輪殼體外直徑上的低 壓制冷劑排氣口以及準(zhǔn)確安裝在渦輪軸上的低壓渦輪；所述驅(qū)動(dòng)部分為壓縮 機(jī)高壓排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器，其包括高壓渦輪殼體、設(shè)于高壓渦輪殼體外 直徑上的高壓制冷劑吸氣口、設(shè)于高壓渦輪殼體上與軸承組件相對(duì)應(yīng)的另一 側(cè)的高壓制冷劑排氣口以及準(zhǔn)確安裝在渦輪軸上的高壓渦輪。 本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是
1. 本實(shí)用新型將渦輪增壓裝置與制冷系統(tǒng)配合使用，改善制冷循環(huán)， 并將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用到該裝置中間的連接軸承部分，降低單位制冷量的功 耗。
2. 本實(shí)用新型采用適合制冷工質(zhì)輸送的渦旋葉片，噪聲低、流量大、 工質(zhì)流動(dòng)流暢均勻，對(duì)壓縮機(jī)回氣進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。3. 本實(shí)用新型在中間部位的連接、支撐軸承處采用磁懸浮技術(shù)，大大 降低渦輪增壓裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承部的摩擦損失，改善了軸承系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境， 不僅提高系統(tǒng)工作效率，而且延長(zhǎng)了主軸的使用壽命。4. 本實(shí)用新型充分利用渦輪增壓裝置輸氣量大，氣體壓縮比適中的特 點(diǎn)，彌補(bǔ)了壓縮機(jī)在大壓縮比的情況下輸氣量小的缺點(diǎn)，在同一功耗下工作 的壓縮機(jī)實(shí)際輸氣系數(shù)大大提高，使得參加循環(huán)的制冷劑質(zhì)量增加，制冷功 率提高；改善了壓縮機(jī)工作環(huán)境，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，延長(zhǎng)制冷設(shè)備使用壽 命。5. 本實(shí)用新型采用磁懸浮支撐軸承技術(shù)，省去油潤(rùn)滑系統(tǒng)，使得設(shè)備 的維護(hù)簡(jiǎn)化，可操作性更強(qiáng)。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型軸承徑向平衡磁體的結(jié)構(gòu)示意圖。其中l(wèi)低壓制冷劑吸氣口； 2低壓制冷劑排氣口； 3低壓渦輪殼體；4 軸承組件；5驅(qū)動(dòng)組件；6低壓渦輪；7渦輪軸；8高壓渦輪殼體；9高壓制 冷劑吸氣口； IO高壓渦輪；ll高壓制冷劑排氣口； 12徑向位移傳感器；13 徑向平衡磁體；14軸向位移傳感器；15軸向平衡磁體；16推力盤；17電流 引線；18磁體電極；19磁懸浮軸承控制器；20功率放大器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例如圖1至圖3所示， 一種制冷機(jī)用磁懸浮渦輪增壓裝置，所述 渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件4和驅(qū)動(dòng)組件5，所述低壓渦輪組件設(shè)于軸承組件4的一側(cè)，而驅(qū)動(dòng)組件5設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組 件4內(nèi)側(cè)中心設(shè)有一渦輪軸7，其軸向兩端延伸進(jìn)入低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組 件5的內(nèi)側(cè)，與低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件5內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)件連接。驅(qū)動(dòng)組件5 驅(qū)動(dòng)渦輪軸7轉(zhuǎn)動(dòng)工作，低壓渦輪組件為徑向外流式壓氣機(jī)。所述低壓渦輪組件包括低壓渦輪殼體3、設(shè)于低壓渦輪殼體3徑向中心 部位的低壓制冷劑吸氣口 1、設(shè)于低壓渦輪殼體3外直徑上的低壓制冷劑排 氣口 2以及準(zhǔn)確安裝在渦輪軸7上的低壓渦輪6。所述驅(qū)動(dòng)部分5為壓縮機(jī)高壓排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器，其包括高壓渦輪 殼體8、設(shè)于高壓渦輪殼體8外直徑上的高壓制冷劑吸氣口 9、設(shè)于高壓渦 輪殼體8上與軸承組件4相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)的高壓制冷劑排氣口 11以及準(zhǔn)確 安裝在渦輪軸7上的高壓渦輪10。經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后的制冷劑氣體由高壓制冷劑吸氣口 9進(jìn)入，對(duì)高壓渦輪 IO作用，由高壓渦輪帶動(dòng)渦輪軸7來(lái)驅(qū)動(dòng)低壓渦輪6轉(zhuǎn)動(dòng)。從蒸發(fā)器回來(lái) 的制冷劑蒸氣由低壓制冷劑吸氣口 1進(jìn)入，經(jīng)過(guò)低壓渦輪葉片后，再?gòu)牡蛪?制冷劑排氣口 2流出，完成對(duì)低壓制冷劑氣體輸送。排出的制冷劑由壓縮機(jī) 吸氣口進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮后成為高壓氣態(tài)的制冷劑由高壓制冷劑吸氣口 9送 入高壓渦輪后，由高壓制冷劑排氣口 11排出，進(jìn)入系統(tǒng)參加制冷循環(huán)。所述軸承組件4為磁懸浮軸承，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪軸7的精確定位，并 由渦輪軸7來(lái)支撐和連接低壓渦輪組件和驅(qū)動(dòng)組件5。所述磁懸浮軸承包括 兩個(gè)徑向平衡磁體13, —個(gè)軸向平衡磁體15，兩個(gè)徑向位移傳感器12， 一 個(gè)軸向位移傳感器14。所述磁懸浮軸承組件4密封設(shè)置且該軸承系統(tǒng)不可 承受過(guò)多載荷，主要用于精確定位葉輪的位置，使其盡可能靠近渦殼體的輪 廓型線。軸向平衡磁體15設(shè)置在渦輪軸7推力盤16的兩側(cè)，通過(guò)對(duì)推力盤16 的吸引實(shí)現(xiàn)軸向位移的控制，軸向位移傳感器14設(shè)于推力盤16的一側(cè)面。徑向平衡磁體13和徑向位移傳感器12設(shè)于軸承組件4分別靠近低壓渦 輪組件與驅(qū)動(dòng)組件5的兩端，所述渦輪軸7懸浮于徑向平衡磁體13內(nèi)側(cè)。所述徑向平衡磁體13為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其圓環(huán)內(nèi)側(cè)均勻分布有八個(gè)磁體電 極18，由纏繞其上的電流引線17分成徑向水平和垂直兩個(gè)方向的兩對(duì)電磁 體。所述徑向、軸向位移傳感器12、 14分別與相應(yīng)的磁懸浮軸承控制器19 相連，磁懸浮軸承控制器19又分別與相應(yīng)的電磁體相連；所述磁懸浮軸承 控制器19與電磁體之間還連接有功率放大器20。渦輪軸7在軸向或徑向發(fā)生的位移時(shí)，通過(guò)軸、徑向位移傳感器14、 12進(jìn)行監(jiān)控，測(cè)量信號(hào)被送入磁懸浮軸承控制器19，處理器會(huì)根據(jù)模擬信 號(hào)大小來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大器20后產(chǎn)生的控制電流改變 軸、徑向平衡磁體之間的吸引力，產(chǎn)生反向軸、徑向位移，實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪軸7軸、徑向平衡的控制。使得渦輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)處于無(wú)摩擦，且軸向、徑向平衡的 懸浮狀態(tài)。本實(shí)用新型對(duì)制冷系統(tǒng)的循環(huán)方式進(jìn)行了優(yōu)化，充分發(fā)揮渦輪增壓器的 壓縮比小，輸氣量大的特點(diǎn)，彌補(bǔ)壓縮機(jī)在高壓縮比情況下輸氣量小的不足， 提高壓縮機(jī)輸氣系數(shù)，在同一電功率的情況下，有效增加了系統(tǒng)中實(shí)際參加 制冷的制冷劑流量，制冷量大為提高，獲得較高的能效比，同時(shí)制冷壓縮機(jī) 的使用壽命增加，適用范圍更加廣泛；將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用到渦輪增壓裝置的 軸承系統(tǒng)上，增壓裝置渦輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)處于無(wú)摩擦的懸浮狀態(tài)，不僅提高運(yùn)行 效率，而且改善渦輪軸運(yùn)行工況，渦輪軸的使用壽命明顯增加。
權(quán)利要求1.一種制冷機(jī)用磁懸浮渦輪增壓裝置，其特征在于所述渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件(4)和驅(qū)動(dòng)組件(5)，所述低壓渦輪組件設(shè)于軸承組件(4)的一側(cè)，而驅(qū)動(dòng)組件(5)設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組件(4)內(nèi)側(cè)中心設(shè)有一渦輪軸(7)，其軸向兩端延伸進(jìn)入低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件(5)的內(nèi)側(cè)，與低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件(5)內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)件連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種制冷機(jī)用磁懸浮渦輪增壓裝置，所述渦輪增壓裝置包括低壓渦輪組件、軸承組件和驅(qū)動(dòng)組件，所述低壓渦輪組件設(shè)于軸承組件的一側(cè)，而驅(qū)動(dòng)組件設(shè)于軸承組件的另一側(cè)，軸承組件內(nèi)側(cè)中心設(shè)有一渦輪軸，其軸向兩端延伸進(jìn)入低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件的內(nèi)側(cè)，與低壓渦輪組件與驅(qū)動(dòng)組件內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)件連接。本實(shí)用新型通過(guò)制冷系統(tǒng)排氣或者外力驅(qū)動(dòng)，增大壓縮機(jī)的輸氣量，有效增加制冷工質(zhì)循環(huán)量，減小電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力，提高了制冷機(jī)的制冷量和電機(jī)效率。
文檔編號(hào)F04D29/08GK201090467SQ200720043510
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2007年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月8日
發(fā)明者劉明國(guó) 申請(qǐng)人:蘇州昆拓冷機(jī)有限公司