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CN105358921A - 具有转子冷却通路的压缩机 - Google Patents

具有转子冷却通路的压缩机 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于制冷系统的离心式压缩机。所述离心式压缩机包括电动机，所述电动机包括转子和定子。所述压缩机还包括封装电动机的壳体、设置在壳体内的定子冷却通路、和设置在壳体内的转子冷却通路。转子冷却通路独立于定子冷却通路。

Description

具有转子冷却通路的压缩机
背景技术
本公开涉及一种用于制冷系统的离心式压缩机的马达的冷却。离心式制冷压缩机是已知的，并且包括由马达驱动的一个或多个叶轮。在一些示例中，马达是包括转子和定子的电动机。在一个已知的示例中，通过在定子周围循环制冷剂以冷却定子、然后在转子和定子之间引导该制冷剂以冷却转子来冷却马达。在冷却转子后，制冷剂返回制冷回路中。
发明内容
本公开的一个示例性实施例包括一种用于制冷系统的离心式压缩机，所述离心式压缩机具有电动机，所述电动机包括转子和定子。所述压缩机还包括封装电动机的壳体、设置在壳体内的定子冷却通路、和设置在壳体内的转子冷却通路。转子冷却通路独立于定子冷却通路。
本公开的另一个示例性实施例包括一种用于制冷系统的离心式压缩机，所述离心式压缩机包括叶轮以及包括转子和定子的电动机。所述电动机构造成经由轴转动地驱动叶轮，并且叶轮通过密封件与电动机分离。压缩机还包括封装电动机的壳体。转子冷却通路设置在壳体内，并且构造成提供流体的流动以冷却转子。转子冷却通路设置有渗漏通过密封件的流体流。
本公开的又一个示例性实施例包括一种具有制冷回路的制冷系统，所述制冷回路包括冷凝器、蒸发器和膨胀装置。所述制冷系统还包括与制冷回路流体连通的压缩机。所述压缩机具有包括转子和定子的电动机、封装电动机的壳体、设置在壳体内的定子冷却通路、和设置在壳体内的转子冷却通路。转子冷却通路独立于定子冷却通路。
从下文的附图和详细描述中可以更好的理解本公开的这些特征以及其它特征。
附图说明
附图可以简要地描述如下：
图1是现有技术制冷系统的高度示意的视图。
图2是根据本公开的制冷系统的高度示意的视图。
图3是根据本公开的另一制冷系统的高度示意的视图。
具体实施方式
图1示意性地示出了示例的制冷系统10。在该示例中，制冷系统10包括用于循环制冷剂的离心式制冷压缩机12。压缩机12包括壳体14，电动机16布置在壳体14内。电动机16包括径向地布置在转子20外部的定子18。转子20连接至转子轴22，转子轴22转动以围绕轴线X驱动叶轮24以压缩制冷剂。尽管仅示出了一个叶轮24，但是本公开可以用在具有多个叶轮的压缩机中。转子轴22由第一轴承组件26和第二轴承组件28可转动地支撑。
在该示例中，压缩机12与制冷回路L流体连通。虽然未示出，但已知的制冷回路(比如制冷回路L)包括冷凝器、蒸发器和膨胀装置。在一些已知的示例中，制冷回路L将制冷剂循环至负载(比如冷冻器(chiller))。
在该示例中，当制冷剂进入叶轮24的入口端24I并从叶轮24的出口端24O径向地向外排出时，流体流F1渗漏通过迷宫式密封件30(例如，特别地，流体流F1在转子轴22和迷宫式密封件30之间的径向间隙间轴向地渗漏)，并且向下游朝着第一轴承组件26引导。然后，流体流F1在电动机16的上游部位被引导到壳体14的出口32之外。壳体14的出口32通向制冷回路L的蒸发器。
进一步参照图1，通过使制冷剂的冷却流F2从制冷回路L放出，并将冷却流F2引导到壳体14中的入口34内来冷却电动机16。在一些示例中，膨胀装置42设置在入口34的上游。膨胀装置42可以是固定孔口或控制阀。在膨胀装置42的上游，冷却流F2最初为过冷液体状态，并且在膨胀装置42的下游，冷却流F2为液体-蒸气的混合物。冷却流F2经由周向通路36围绕定子18继续循环。在一个示例中，通过形成在壳体14的内壁中的螺旋通道部分地提供周向通路36的外部径向边界。在该示例中，定子18的外表面提供了用于周向通路36的内部径向边界。尽管示出了螺旋通道，但是其它类型的周向通路36也在本发明的范围之内。在此处使用的术语“周向通路”指的是设置在定子18的外周附近的通路。
在定子18的下游，冷却流F2被引导向第二轴承组件28，并且在转子20和定子18之间轴向地穿过以冷却转子。然后，冷却流F2在靠近第一轴承组件26的位置处与流体流F1混合、流至出口32、并最终被引导到制冷回路L的蒸发器中。
再次，在该示例中，冷却流F2最初以液体-蒸汽的混合物提供至壳体14中。然而，当经过转子20和定子18之间时，冷却流F2需要处于气体状态。因此，在图1的示例中，通过用于压力和温度中的至少一项的过热控制器在M处持续地监控冷却流F2，以确保冷却流F2在冷却转子20之前已经相变成气体状态(例如，凭借定子18进行加热)。根据在M处测量的冷却流F2的状况，可能必须调整制冷系统12的一种或多种状况，以确保在冷却流F2中已经发生了合适的相变。
图2示出了根据本公开的示例的制冷系统110。在没有另外描述或示出的情况下，图2中的附图标记通常对应于图1中的附图标记，相同的部件具有在前面加有“1”的附图标记。然而，与压缩机12不同，压缩机112布置成具有独立的转子冷却通路和定子冷却通路，这将在下文中进行讨论。
在该示例中，从渗漏通过迷宫式密封件130的流体流F1设置转子冷却通路。在此处使用的术语“转子冷却通路”指的是提供流体以冷却转子120的通路。然而，本领域的技术人员将理解，转子冷却通路还为定子118的径向内表面提供冷却。由于制冷剂从叶轮124径向地向外排出，流体流F1在转子轴122和迷宫式密封件130之间的径向间隙间渗漏通过迷宫式密封件130。然后，流体流F1向下游到达第一轴承组件126，然后到达定子118的径向内表面和转子120的径向外表面之间。接着，流体流F1向下游到达第二轴承组件128，再到达设置在电动机116下游处的壳体114的转子冷却出口140。在一个示例中，流体流F1最终被引导至制冷回路L的蒸发器中。
关于定子冷却通路，流体F2的流从制冷回路L放出，并且任选地在进入壳体114的定子冷却入口144之前可以通过膨胀装置142膨胀。在定子冷却入口144的下游，流体F2经由周向通路136围绕定子118径向地循环。在围绕定子118循环后，流体F2被引导到定子冷却出口148，并最终回到制冷回路L(在该示例中，回到蒸发器中)。因此，由于冷却定子118的流体不再用于冷却转子120，所以转子冷却通路和定子冷却通路是彼此独立的。换言之，定子118和转子120被并行地冷却、而不是像图1的现有技术系统那样依次被冷却。
叶轮124压缩处于气体状态的制冷剂。因此，流体流F1最初处于气体状态，并且当它在转子冷却通路内流动以冷却转子120时保持为气体状态。因而，不需要持续地监控冷却转子的流体的相变，并且因此不需要图1的过热控制器。因此，具有独立的转子冷却通路和定子冷却通路增加了系统的可靠性和安全性，同时不再需要对冷却转子的流体进行持续监控。
图3示出了根据本公开的另一示例的制冷系统210。在没有另外描述或示出的情况下，图3中的附图标记对应于图2中的相同部件，尽管在附图标记的前面加有“2”而不是“1”。
在图3中，壳体214包括用于将流体流F1和冷却流F2均引导回制冷回路L的蒸发器中的单个出口250。尽管在该示例中流体流F1和冷却流F2在壳体214的内部混合，但是这种混合发生在电动机216的下游。因此，转子冷却通路和定子冷却通路仍然是互相独立的，因为冷却定子218的流体(例如，冷却流F2)不再用于冷却转子220(例如，转子220用流体流F1冷却)。
尽管不同的示例具有如图中示出的具体部件，但是本公开的实施例不局限于那些特定的组合。可以使来自一个示例的一些部件或特征与来自另一示例的特征或部件相结合地进行使用。
本领域的技术人员将理解，上文描述的实施例是示例性的而非限制性的。也就是说，本公开的修改将落入本权利要求的范围之内。因此，应当研究下述权利要求以确定权利要求的真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种用于制冷系统的离心式压缩机，所述离心式压缩机包括：
电动机，所述电动机包括转子和定子；
壳体，所述壳体封装所述电动机；
定子冷却通路，所述定子冷却通路设置在所述壳体内；和
转子冷却通路，所述转子冷却通路设置在所述壳体内，所述转子冷却通路独立于所述定子冷却通路。
2.如权利要求1所述的离心式压缩机，其中，所述电动机构造成经由轴转动地驱动叶轮，所述叶轮设置在所述壳体的轴向入口处，其中，由所述叶轮压缩的流体通过迷宫式密封件与所述电动机大体上分离。
3.如权利要求2所述的离心式压缩机，其中，所述转子冷却通路部分地设置在所述转子和所述定子之间，所述转子冷却通路设置有渗漏通过所述迷宫式密封件的流体流。
4.如权利要求3所述的离心式压缩机，其中，所述壳体包括与所述转子冷却通路连通的转子冷却出口。
5.如权利要求4所述的离心式压缩机，其中，所述转子冷却通路布置成使得在所述转子冷却通路内的流体在不与流经所述定子冷却通路的流体混合的情况下流到所述转子冷却出口。
6.如权利要求5所述的离心式压缩机，所述离心式压缩机包括支撑所述轴的第一轴承组件和第二轴承组件，所述第一轴承组件设置在所述迷宫式密封件的下游和所述电动机的上游，并且所述第二轴承组件设置在所述电动机的下游和所述转子冷却出口的上游，在所述转子冷却通路内的流体从所述迷宫式密封件轴向地流到所述第一轴承组件、流到所述电动机、流到所述第二轴承组件，然后流到所述转子冷却出口。
7.如权利要求1所述的离心式压缩机，其中，通过设置在所述定子周围的周向通路部分地提供所述定子冷却通路的一部分。
8.如权利要求7所述的离心式压缩机，其中，所述壳体包括提供了所述周向通路的一部分的螺旋通道，并且所述定子的外表面提供了用于所述周向通路的径向内部边界。
9.如权利要求8所述的离心式压缩机，其中，所述壳体包括与所述周向通路连通的定子冷却入口和定子冷却出口。
10.如权利要求9所述的离心式压缩机，其中，在所述定子冷却通路内的流体在不与在所述转子冷却通路内流动的流体混合的情况下从所述定子冷却入口流到所述定子冷却出口。
11.如权利要求10所述的离心式压缩机，其中，所述定子冷却通路由所述定子冷却入口、所述周向通路和所述定子冷却出口构成。
12.如权利要求10所述的离心式压缩机，所述离心式压缩机包括膨胀装置，所述膨胀装置在所述定子冷却入口的上游，用于使流体在所述定子冷却通路内循环之前膨胀。
13.一种用于制冷系统的离心式压缩机，所述离心式压缩机包括：
叶轮；
电动机，所述电动机包括转子和定子，所述电动机构造成经由轴转动地驱动所述叶轮，所述叶轮通过密封件与所述电动机分离；
壳体，所述壳体封装所述电动机；和
转子冷却通路，所述转子冷却通路设置在所述壳体内，所述转子冷却通路构造成提供流体的流动以冷却所述转子，其中，所述转子冷却通路设置有渗漏通过所述密封件的流体流。
14.如权利要求13所述的离心式压缩机，其中，所述密封件是迷宫式密封件。
15.如权利要求13所述的离心式压缩机，其中，所述转子冷却通路部分地设置在所述转子和所述定子之间。
16.如权利要求15所述的离心式压缩机，其中，所述壳体包括转子冷却出口，在所述转子冷却通路内的流体从所述密封件流到所述转子冷却出口。
17.一种制冷系统，所述制冷系统包括：
制冷回路，所述制冷回路包括冷凝器、蒸发器和膨胀装置；
压缩机，所述压缩机与所述制冷回路流体连通，所述压缩机具有：包括转子和定子的电动机；壳体，所述壳体封装所述电动机；定子冷却通路，所述定子冷却通路设置在所述壳体内；和转子冷却通路，所述转子冷却通路设置在所述壳体内，所述转子冷却通路独立于所述定子冷却通路。
18.如权利要求17所述的制冷系统，其中，所述电动机构造成经由轴转动地驱动叶轮，所述叶轮设置在所述壳体的轴向入口处，所述叶轮通过迷宫式密封件与所述电动机分离。
19.如权利要求18所述的制冷系统，其中，所述转子冷却通路设置有渗漏通过所述迷宫式密封件的流体流。
20.如权利要求19所述的制冷系统，其中，在所述转子冷却通路内的流体构造成在不与流经定子冷却通路内的流体混合的情况下在所述转子冷却通路中流动。
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