一种离心式压缩机的内置式级间流道装置的制作方法

本发明涉及基于气浮轴承技术的离心式制冷压缩机领域，特别涉及一种离心式压缩机的内置式级间流道装置。

背景技术：

1、近年来，气悬浮离心式压缩机在空调与制冷领域也得到了普遍的应用，例如韩国lg和格力集团先后推出了基于气体动压轴承技术的气悬浮离心式制冷压缩机，青岛海尔推出基于气体静压轴承技术的气悬浮离心式制冷压缩机，该类产品外形结构基本布局为高速电机居中，两端分别背靠背布置第一级离心式压缩机和第二级离心式压缩机，高速电机与第一级离心压缩机和第二级离心压缩机组成一个整体，通过在高速电机及其离心式压缩机外部布置一根独立的级间管路把两级离心式压缩机进行串联连接，通常由法兰或卡箍进行连接紧固，以实现气体依次经过两级离心式压缩机进行增压升温的目的，该两级离心式压缩机的外置级间管路的连接方法可能会带来以下几个问题：

2、问题1：外置级间管路增加了两级离心式压缩机之间的管路连接长度，导致气流的沿程阻力损失和局部阻力损失增加，从而影响了离心式压缩机的整机性能；

3、问题2：具有一定重量的外置级间管路，影响了离心式压缩机整体的重心分布，其整机重心偏离转子中心线，由于离心式压缩机是高转速设备，重心偏离可能会导致离心式压缩机的振动增加，容易引起管路连接部位的螺栓松动或密封件老化，其连接部位存在气体泄漏风险；

4、问题3：冷水机组的经济器补气管路通常与外置级间管路连接，外置级间管路会受到来自补气管路的气流冲击，可能会导致外置级间管路与离心式压缩机发生共振；

5、问题4：外置级间管路的存在影响了离心式压缩机的外在美观，占用了更大的空间，额外增加了离心式压缩机的成本，不方便装配和运输。

6、针对以上所述存在的问题，本领域技术人员提出了一种全新的技术思路，把两级气体压缩机装置布置在壳体内，通过在壳体的下方内置级间流道，把两级气体压缩机装置进行串联连接，由于高速电机与离心式压缩机为一体化紧凑设计，其壳体内部的空间较小，在壳体内部独立布置级间流道的技术方案，目前在离心式压缩机行业并未发现。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的缺陷与不足，提出了一种在壳体内部下方置入级间流道装置，彻底解决了两级离心式压缩机外置级间管路连接所带来的相关问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供一种离心式压缩机的内置式级间流道装置，包括壳体，壳体内置绕有电磁线圈的定子以及转子，壳体两端分别设有一级气体压缩装置和二级气体压缩装置，所述的一级气体压缩装置压缩后的气体通过壳体内置的级间流道连通二级气体压缩装置，所述的级间流道与壳体为一体结构，并且两侧分别布置阀件和第四传感器，阀件与级间流道贯通并且主要用于离心式压缩机工质的加注或抽吸，第四传感器用于检测级间流道内气体的压力和温度；级间流道轴向两端分别用于安装一级气体压缩装置和二级气体压缩装置，所述级间流道设有排气端口配合二级气体压缩装置以及第二气壳形成第二进气腔，第二进气腔内的气体经过二级气体压缩装置形成高压、高温的气体经排气口排出，所述排气口外侧布置第三传感器并且与冷水机组的冷凝器连接。该种离心式压缩机的内置式级间流道装置将一级气体压缩装置以及二级气体压缩装置通过壳体内置的级间流道串联连通，提高了离心式压缩机的压比以适应冷水机组更宽的工况范围，缩短了一级气体压缩装置和二级气体压缩装置的流道连接距离，减小了流经级间流道的气体压损，降低了离心式压缩机的振动，提高了离心式压缩级的整机性能，此外该内置级间流道不仅承压能力强，而且不需要额外接头连接件，避免了离心式压缩机内部气体泄漏的风险。另外，该内置级间流道内的气体通常为过热状态，可用于对壳体内的制冷剂液体进行加热，防止离心式压缩机开机前壳体内积存液体。

3、所述的一级气体压缩装置包括连接转子一端的第一叶轮，第一叶轮配合第一蜗壳形成第一进气腔，第一进气腔连通第一排气流道，第一排气流道由第一蜗壳内的第一蜗壳流道和与其配合的第一轴承座内的第一轴承座流道组成，第一排气流道连通级间流道，第一轴承座配合安装套接转子的第一轴承；所述的第一叶轮与第一轴承之间设有套接转子的第一止推盘，所述第一止推盘外周套接第一密封座。第一排气流道为蜗线型流道与级间流道之间是在壳体内部完成的连接，避免了由外置级间管道连接所导致气体泄漏的可能，即使泄漏也是泄漏在壳体内部。

4、所述第一进气腔外侧设有密闭连接壳体的第一气壳，第一气壳内部安装有控制进气量的导叶调节装置，所述导叶调节装置通过安装在第一气壳外的接线板连接到冷水机组控制系统，所述接线板起到线路连接和密封作用。导叶调节装置连通第一气壳内的第一进气口，导叶调节装置中的导叶旋转开度根据冷水机组工况和离心式压缩机的性能进行综合调节，第一进气口连接冷水机组蒸发器，并且外侧布置了第一传感器，所述第一传感器用于检测离心式压缩机的吸气温度和压力。所述导叶调节装置安装在第一气壳内被完全密封，与其它类型的导叶调节装置比较，具有占用空间小、调节精度高等特点，同时避免了因布置导叶调节装置所带来的气体泄漏问题。

5、所述二级气体压缩装置包括连接转子另一端的第二叶轮，第二叶轮配合第二蜗壳形成第三进气腔，第三进气腔连通第二排气流道，第二排气流道由第二蜗壳内的第二蜗壳流道和与其配合的第二轴承座内的第二轴承座流道组成，所述第三进气腔连通第二进气腔，第二轴承座配合安装套接转子的第二轴承；所述的第二叶轮与第二轴承之间设有套接转子的第二止推盘，所述第二止推盘外周套接第二密封座。第二排气流道为蜗线型流道与排气口在壳体内部完成了连接，避免了气体的泄漏，二级气体压缩装置将一级气体压缩装置压缩后的气体进行二次压缩，进一步提高了压缩气体的压力和温度，由排气口排出到冷水机组的冷凝器，所述排气口一侧布置第三传感器用于检测离心式压缩机的排气温度和压力。

6、所述第二气壳侧面设有连通第二进气腔的第二进气口，所述第二进气口（特殊情况下可用于级间抽气，满足特定工况要求）主要用于吸入来自冷水机组经济器的闪蒸气体，利用喷气增焓技术进一步提高冷水机组的cop性能。第二进气腔的设置有效的降低了来自级间流道和第二进气口的气体速度，使得两者之间的气体充分的混合，即使第二进气口的气体含有一定的液滴，液滴与来自级间流道的过热气体混合，瞬间蒸发，防止了二级气体压缩装置的吸气带液，从而提高了离心式压缩机整机运行的可靠性。

7、所述壳体在定子外侧分别设有接线盒，接线盒安装有检测定子及其电磁线圈温度的第二接线头，所述第二接线头一边布置第一接线头，另一边布置第二传感器，所述第一接线头用于接入定子的三相电源，所述第二传感器用于检测第一冷却腔内的温度和压力，第二接线头和第二传感器所采集的信号作为定子冷却控制的信号源。

8、所述壳体侧面通过第一管接头连接有第一轴承和第二轴承的供气系统，所述供气系统包括第一管接头连通的第一供气管道，第一供气管道分别连通设于第二轴承座的第二供气管道以及第一轴承座的第三供气管道，所述第二供气管道连通第二轴承与转子和第二止推盘之间的第二气隙，使得转子相对第二轴承悬浮，所述第三供气管道连通第一轴承与转子和第一止推盘之间的第一气隙，使得转子相对第一轴承悬浮，所述第一管接头通过外置供气装置连通冷水机组的冷凝器或蒸发器。供气系统主要作用是为第一轴承和第二轴承提供一定压力的润滑气体，保证第一气隙和第二气隙内形成稳定的气膜，对气浮轴承进行充分的润滑，使得转子正常悬浮于轴承，从而实现离心式压缩机的高速运转。轴承采用制冷剂气体（也适应液态或气液两相态）作为润滑剂，使得冷水机组无油运行，有利于提高冷水机组cop能效。需要强调的是本发明中的第一轴承和第二轴承均为静压气浮轴承（也适用动压气浮轴承和动静压气浮轴承），轴承及其供气系统的除了应用于冷水机组外，还可以应用于热泵机组、余热回收机组和orc透平膨胀机组等。

9、所述的壳体侧面通过第二管接头、第三管接头连接冷却系统，所述冷却系统包括第二管接头连接的第一冷却流道，第一冷却流道分别连通第一冷却腔和第二冷却腔，所述第一冷却腔通过壳体、定子、转子、第一轴承、第一轴承座相互围绕形成，所述第一冷却腔通过设于定子外周的第二冷却流道、螺旋流道连通第一冷却流道，第一冷却腔通过第三冷却流道连通第三管接头；所述第二冷却腔通过壳体、定子、转子、第二轴承、第二轴承座相互围绕形成，所述第一冷却腔与第二冷却腔通过转子与定子之间的第三气隙连通，保证了两个冷却腔内气体的压力、温度均化，所述第二管接头和第三管接头分别连通冷水机组的冷凝器和蒸发器。来自冷凝器的制冷剂液体通过第二管接头接入冷却系统，通过第一冷却腔和第二冷却腔，形成对转子、定子的冷却及降温处理，冷却后的制冷剂气体通过第三管接头进入到蒸发器中形成循环。

10、所述的第一冷却腔通过设于第一轴承座内的第一轴向气孔连通第一排气流道；所述的第二冷却腔通过设于第二轴承座内的第二轴向气孔连通第二排气流道，排气流道的气体经过密封座节流后由轴向气孔进入冷却腔，同时轴向气孔兼顾轴承的排气功能。

11、所述的壳体轴向两端分别设有第一安装座和第二安装座，第一安装座内壁配合安装第一轴承座以及第一蜗壳，且设有连通第一排气流道的级间流道的进气端口，进气端口整体位于壳体内部与第一排气流道连通后通常不考虑漏气的问题。所述第二安装座内壁配合安装第二轴承座以及第二蜗壳，且设有连通第二排气流道的级间流道的排气端口和排气口，排气端口同样位于壳体内部与第二进气腔连通后通常不考虑漏气的问题，所述第二排气流道在第二安装座内壁与排气口连通，且连接部位同样不考虑漏气问题。一级气体压缩装置和二级气体压缩装置完全被包裹在壳体内，使得壳体内部能够承受更高的气体压力，同时提高了零部件装配的对中性，解决了内部气体的泄漏问题。

12、采用上述的技术方案，该一种离心式压缩机的内置式级间流道装置采用内置式级间流道把一级气体压缩装置和二级气体压缩装置进行串联连接，解决了外置式连接管路所带来的一系列问题，避免了气体的泄漏，提高了离心式压缩机的整体性能。