[发明专利]离心式制冷剂蒸气压缩机

说明书

用于在制冷循环中压缩制冷剂蒸气的离心式压缩机。压缩机包括由第一和第二径向支承件(32)支承以在压缩机壳体内旋转的叶轮驱动轴(28)和包括安装在叶轮驱动轴上以与叶轮驱动轴一同旋转的至少一个离心式叶轮的叶轮组件。第一和第二径向支承件是液力流体支承件，其中支承流体为制冷剂蒸气。压缩机还包括用于将制冷剂蒸气的一部分从叶轮组件供给至第一和第二流体支承件的导管(36)。

技术领域

本发明涉及离心式蒸气压缩机，尤其涉及电驱动(例如，电机驱动)的离心式蒸气压缩机，但不排除其他离心式蒸气压缩机。根据本发明的实施方式的压缩机特别适合用于制冷回路和系统(诸如空气调节、直接膨胀(DX)冷冻水和其他冷却系统中的制冷回路和系统)中，并且适合用于冷柜(例如，商用冷柜)和工业处理冷却中。

背景技术

冷冻水和DX系统通常用于商业建筑中的空气调节。它们还用于工艺冷却和其他若干应用。它们通常包括使用于提供冷冻水或空气的至少一个制冷回路，冷冻水或空气随后在交换器中被用于终端单元内的冷空气再循环或建筑内的空气调节管道作业。

用于这种应用的典型的制冷回路使用循环制冷流体并且运行在蒸气-压缩式制冷循环上。制冷剂以过热蒸气状态进入压缩机并且被压缩成较高压力，同时提升制冷剂蒸气的饱和温度。来自第二级压缩机排放口的过热蒸气经过供其被冷却、去过热的冷凝器，然后蒸汽冷凝至饱和液体、然后至过冷液体。在建筑中的空气调节系统中，随着制冷剂被冷凝至液态而从制冷剂排出的热量通常被环境空气带走。从冷凝器输出的过冷液体制冷剂随后经过供其经受压力的突然减小的膨胀装置，从而产生了一定比例的液体制冷剂的绝热闪蒸。这显著降低了剩余液体制冷剂的饱和温度，而剩余液体制冷剂现在变成了液体和蒸汽的混合物。制冷剂混合物随后经过供待被冷冻二次流体流过的蒸发器。冷却液体/蒸汽制冷剂混合物的液体部分蒸发并且在这个过程中从循环水或空气移除热以使其冷冻。来自蒸发器出口的过热制冷剂蒸气随后返回至压缩机入口并且再次开始循环。

多种类型的压缩机已被用于制冷回路，包括旋转式、螺旋式、涡旋式、往复式和离心式压缩机。

在可用的压缩机类型中，离心式压缩机因其操作简单、连续的旋转运动、具有相对少量的活动部件而被证明是可靠且几乎不需要维护的。虽然在已知的离心式压缩机中实现的压缩比(典型地约3:1至4:1)并不与通过其它类型的压缩机实现的压缩比一样高，但所实现的压力升高和后续温度升高足够用于它们被使用的传统应用。

在最知名的离心式压缩机以及其他压缩机类型中，油被添加至再循环的制冷剂以润滑压缩机支承件(或其他移动部分)。油必需被小心地选择以不与制冷剂不利地反应并且必需通过制冷剂自由地循环；制冷剂类型的变化通常要求油的变化。

制冷系统还必需小心地设计成确保通过制冷剂循环的油返回至压缩机，通过在完整系统周围的流动和通过管道件的速度卷吸、重力和/或适当的路由/尺寸化返回，或者油分离器可以被定位在压缩机的出口处并且为油提供单独的返回路径以使油从油分离器返回至压缩机。

最近以来，为了避免与油润滑相关的复杂性，已经建议了不含油的离心式压缩机。

无油压缩机的一个例子是Danfoss Turbocor^TM压缩机，这是使用磁性支承件的两级离心式压缩机。这些磁性支承件要求综合控制系统以确保它们正确地操作和在有供电中断的情况下的故障保护。

US2004179947描述了无油离心式压缩机的另一个例子，在这种情况下使用油蒸气轴颈支承件(有时被称为“动力”或“流体动力”气体支承件)以支承压缩机的回转轴，此处轴在支承件自身内的回转运动在蒸气中产生支承轴所需的压力。WO 00/55506和WO 94/295597进一步描述了使用径向动力气体支承件的离心式制冷压缩机的例子，其中制冷剂自身用作支承件流体。