專利名稱：兩級離心式壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種其葉輪直接安裝在馬達軸上的兩級離心式壓縮機。
日本特許公告No.5-36640公開過一種工廠用的兩級離心式壓縮機，其中，為了獲得兩級離心式壓縮機的緊湊結構，將葉輪分別安裝在電動馬達轉軸的相對兩端上，并直接由馬達帶動而不采用任何增速器。在上述公告公開的離心式壓縮機中，帶有排氣渦道的壓縮機殼體與帶有馬達定子且內(nèi)部安有軸承的馬達殼體是分開的。排氣渦管的出口側通過一個法蘭與管道相連接，第一級和第二級壓縮機各有一個用于沿軸線方向吸入氣體的吸氣部分，并通過法蘭與吸氣管道相連接。
為了獲得結構緊湊的離心式壓縮機，還提出過這樣一種離心式壓縮機，其中，壓縮機殼體、中間冷卻器、和排氣冷卻器彼此做成一個整體。日本特許公開No.7-103162就公開過一個這種類型的壓縮機實例。該申請所公開的壓縮機含有兩根平行的安裝在同一高度上的轉軸(即，低速軸和高速軸)，這兩根轉軸通過一個加速齒輪傳動機構(增速器)連接在一起。加速齒輪傳動機構的殼體沿包含兩個轉軸的中心線(軸線)的水平面沿垂直方向分成兩個部分(即上部和下部)，殼體的下部與冷卻器等做成整體，而上部是可拆卸的。在殼體上部和下部的一端分別做出用于將馬達安裝在殼體上的法蘭，通過該法蘭保證低速軸與馬達之間的同軸關系。
日本特許公告No.5-36640所公開的離心式壓縮機可達到結構緊湊的目的。但是，其壓縮機殼體和馬達殼體是彼此分開的。這就增多了零件(包括將兩個殼體互相連接起來的零件)的數(shù)目，從而會在裝配作業(yè)過程中累積零件的加工誤差和裝配誤差，這就可能降低在定子內(nèi)部的軸承支承部分處轉子與定子之間的同軸度以及轉子與定子的軸向定位精度。在該公告所公開的使用磁性軸承和不帶護罩的葉輪來獲得結構緊湊的離心式壓縮機實施例中，難于使轉子與定子之間的定位關系保持在預定的公差范圍內(nèi)，而轉子與定子間彼此精確的定位乃是必需的。因此，要提高裝配精度，如果通過配合部分使零件較精確定位，或者，通過定位銷之類的連接件使零件固定定位，則會增加裝配和加工工時，故有損于它的某些優(yōu)點(例如由于結構緊湊而使成本降低和可靠性提高)。
此外，在上述文件中所公開的離心式壓縮機中，各級壓縮機是在排氣渦道之出口側通過法蘭與管道相連接的，不僅第一級壓縮機而且沿軸向吸入氣體的第二級壓縮機都是通過法蘭與管道相連接的，這就不可避免地使壓縮機與冷卻器之間的管道結構復雜化，因此，盡管其葉輪直接安裝在馬達軸上，仍不能獲得節(jié)約空間結構的封裝式壓縮機(包含冷卻器)所具有的有利效果。順便說說，在工作過程中，壓縮機體和冷卻器的熱變形量是互不相同的，因此，有可能由于熱變形而使氣密封性能降低，導致漏泄現(xiàn)象發(fā)生。
日本特許公開No.7-103162公開的離心式壓縮機是一種具有加速齒輪傳動機構的雙軸壓縮機，未考慮到馬達與壓縮機轉軸同軸設置的結構，也未考慮到直接帶動葉輪而不用任何加速齒輪傳動機構來使離心式壓縮機結構緊湊的問題。
針對上述現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種其葉輪直接安裝在馬達軸上的離心式壓縮機，其中，離心式壓縮機的裝配精度得以提高，裝配操作容易進行。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有直接安裝在馬達軸上的葉輪并且結構緊湊的離心式壓縮機。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種減少零件數(shù)目以便降低制造成本的離心式壓縮機。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種結構緊湊并容易提高機加工精度的離心式壓縮機。
按照本發(fā)明的第一方面，提出一種兩級離心式壓縮機，它含有兩個分別安裝在轉軸的相對兩端上而形成兩級壓縮機的離心式葉輪；一個用于直接帶動兩個葉輪的電動馬達，該馬達安裝在轉軸的中部；
一個罩住馬達的馬達殼體；和分別罩住各級壓縮機的壓縮機殼體；其特征在于，上述馬達殼體和壓縮機殼體鑄成一個整體結構而形成一個整體殼體。
中間冷卻器最好設置在兩級壓縮機之間，排氣冷卻器最好設置在下游側的一級壓縮機的出口側，兩個冷卻器的殼體與上述的整體殼體做成一個整體。
按照本發(fā)明的第二方面，提出一種兩級離心式壓縮機，它含有兩個分別安裝在轉軸的相對兩端上而形成第一級和第二級壓縮機的葉輪；一個用于直接帶動兩個葉輪并設置在轉軸中部的電動馬達；分別罩住第一級和第二級壓縮機的第一和第二壓縮機殼體；上述的第一壓縮機殼體、馬達殼體和第二壓縮機殼體沿轉軸的軸線方向依次排列；一個設置在第一級壓縮機與第二級壓縮機之間，并偏斜地位于轉軸之下方且與轉軸大致呈平行關系的中間冷卻器；和一個偏斜地位于轉軸之下方并與上述中間冷卻器大致呈平行關系且與兩級壓縮機中之一級相連通的排氣冷卻器；其特征在于，馬達殼體、第一壓縮機殼體、第二壓縮機殼體、中間冷卻器殼體和排氣冷卻器殼體鑄成一種整體結構而形成一個整體殼體。
最好在中間冷卻器之每一端各設置一個凸緣，在排氣冷卻器的每一端各設置一個凸緣，在這4個凸緣上分別固定1個形狀基本相同的蓋子。
按照本發(fā)明的第三方面，提出一種兩級離心式壓縮機，它含有兩個分別安裝在轉軸的相對兩端上而形成第一級和第二級壓縮機的離心式葉輪；一個用于直接帶動上述兩個葉輪并設置在轉軸中部的電動馬達；一個罩住上述的馬達和兩級壓縮機的整體殼體；一個從上述整體殼體延伸出來并偏斜地位于該整體殼體下方的中間冷卻器；一個從上述整體殼體延伸出來并偏斜地位于該整體殼體之下方的排氣冷卻器，該排氣冷卻器大致與中間冷卻器相平行；一個連通第一級壓縮機與中間冷卻器的第一管道，該第一管道置于中間冷卻器的上側和第一級壓縮機的下側；一個連通第二級壓縮機與中間冷卻器的第二管道，該第二管道位于中間冷卻器的上側和第二級壓縮機的下側；和一個連通兩級壓縮機中之一級與排氣冷卻器的第三管道，該第三管道位于上述排氣冷卻器之上側和上述的那一級壓縮機的下側。
按照本發(fā)明的第四方面，提出一種兩級離心式壓縮機，它含有一個轉軸；一個安裝在上述轉軸之一端的第一級離心式葉輪；一個安裝在上述轉軸的另一端的第二級離心式葉輪；一個用于直接帶動上述兩個葉輪并設置在上述轉軸的中部的電動馬達；一個罩住包含上述第一級離心式葉輪的第一級壓縮機、包含上述第二級離心式葉輪的第二級壓縮機、電動馬達的整體殼體；和一個供工作氣體沿著從位于壓縮機徑向向外的一個位置向轉軸軸線的方向流入第一級葉輪的吸氣通道。
最好在第一級壓縮機的鄰近第一級葉輪的出口處設置一個收集器，該收集器的平行于轉軸剖切的截面沿圓周方向是基本均勻的。最好在第一級離心式葉輪與第二級離心式葉輪之間設置兩個可轉動地支承轉軸的徑向磁性軸承，在該兩個徑向磁性軸承之間設置一個磁性止推軸承，在整體殼體的內(nèi)圓周面上沿圓周設置若干個凹槽，在每級壓縮機內(nèi)設置連通上述凹槽與上述軸承的冷卻通道。最好在上述整體殼體上可拆卸地安裝一個蓋住整體殼體的靠近第一級葉輪的端部、并形成一條引至第一級葉輪的吸氣通道的第一端蓋，并在整體殼體上可拆卸地安裝一個蓋住整體殼體的靠近第二級葉輪的端部、并形成一條引至第二級葉輪的吸氣通道的第二端蓋。
在本發(fā)明的直接由馬達帶動的離心式壓縮機中，采用了這樣一種結構。即其中間冷卻器和排氣冷卻器與壓縮機體(包括馬達殼體)做成整體，并且各冷卻器均位于該壓縮機體的下方，并且，壓縮機體殼體的外周部分與冷卻器的上表面相接觸，從而減小壓縮機的外部尺寸。
下面結合附圖詳細說明本發(fā)明，附圖中圖1是本發(fā)明的兩級離心式壓縮機的第一實施例的前視圖；圖2是圖1的第一實施例的側視圖；圖3是圖1的第一實施例的另一側視圖；圖4是圖1的第一實施例的縱剖視圖，示出壓縮機的內(nèi)部細節(jié)；圖5是圖1的第一實施例的縱剖視圖，示出壓縮機殼體的內(nèi)部細節(jié)；圖6是圖1的第一實施例的橫剖視圖，示出壓縮機殼體的內(nèi)部細節(jié)；圖7是圖1的第一實施例的橫剖視圖，示出壓縮機殼體的內(nèi)部細節(jié)；圖8是圖1的第一實施例的橫剖視圖，示出壓縮機殼體的內(nèi)部細節(jié)；圖9是圖1的第一實施例的橫剖視圖，示出壓縮機殼體的內(nèi)部細節(jié)；圖10是本發(fā)明的兩級離心式壓縮機的第二實施例的縱剖視圖，示出壓縮機的內(nèi)部細節(jié)；圖11是本發(fā)明的兩級離心式壓縮機的第三實施例的縱剖視圖，示出壓縮機殼體的內(nèi)部細節(jié)；圖12是第三實施例的橫剖視圖，示出壓縮機殼體的內(nèi)部細節(jié)；和圖13是本發(fā)明的兩級離心式壓縮機的第四實施例的前視圖。
下面參看


本發(fā)明的幾個實施例，圖1～9示出本發(fā)明的兩級離心式壓縮機的第一實施例。圖1是表示兩級離心式壓縮機的外貌的前視圖；圖2是沿圖1的箭頭A看去的側視圖；圖3是沿圖1的箭頭B看去的側視圖。在本實施例的離心式壓縮機1中，支承帶動壓縮機葉輪的電動馬達的定子的馬達殼體2和分別設置在該馬達殼體2相對兩側的第一級壓縮機殼體1a和第二級壓縮機殼體1b(它們分別帶有壓縮機的定子部分)彼此做成一個整體50。在該整體殼體50之下方設置了一個中間冷卻器3a和一個排氣冷卻器3b，該兩個冷卻器3a、3b的殼體與含有馬達殼體2和壓縮機殼體1a和1b的整體殼體50做成一個整體。
圖4是沿圖1的C-C線剖切的剖面圖，如該圖所示，在本發(fā)明的兩級壓縮機中，第一級和第二級離心式葉輪21a和21b分別直接安裝在馬達轉軸20的兩對兩端上。
轉軸20可轉動地支承在兩個磁性軸承23a和23b上，該兩軸承則分別位于轉軸20上從兩個葉輪21a和21b向內(nèi)的部位處。在第二級壓縮機的右徑向軸承23b(圖4)的軸向向內(nèi)部位上設有用于承受該兩級壓縮機產(chǎn)生的軸向推力的軸向磁性軸承24a和24b，其設置的方式是在轉軸20上兩個軸向磁性軸承24a與24b之間安裝一個止推板。徑向軸承23a、23b分別固定在軸承座28a和28b上，軸向磁性軸承24a和24b分別固定在軸承座29a和29b上。
馬達的轉子部分大致安裝在轉軸20的中央部分上。馬達定子22設置在該轉子部分的周圍，彼此間形成一條小的間隙。馬達定子22由定子支座32支承，而定子支座32則固定在馬達殼體2上。
分別直接安裝在轉軸20之相對兩端的離心式葉輪21a和21b是不帶護罩壁的敞開護罩式葉輪，在葉輪21a和21b各自的護罩表面與內(nèi)殼25a、25b之間形成一個小的間隙，葉輪21a和21b由相應的螺母33a和33b固緊在轉軸20上，并可從轉軸20上取下。
在徑向磁性軸承23a和23b的軸向向外部位分別設置輔助軸承31a和31b，這兩個輔助軸承31a和31b用于防止轉子在磁性軸承處于非激勵狀態(tài)(如裝配過程中)時以及壓縮機停止工作時與定子部分和殼體部分相接觸。在壓縮機工作過程中，轉軸20由磁性軸承23a和23b支承，并在不與輔助軸承31a、31b相接觸的情況下轉動。在工作過程中，每個輔助軸承31a和31b與轉軸20之間形成的間隙小于轉子的空隙、磁性軸承23a和23b內(nèi)的空隙和葉輪中的護罩間隙。
下面說明壓縮機的工作氣體壓縮系統(tǒng)。在第一級壓縮機(圖4左邊所示)中，工作氣體被吸入第一級吸氣嘴4內(nèi)，再流過帶有導流板26a的吸氣通道，并由第一級葉輪21a壓縮，壓縮過的工作氣體由設置在葉輪21a之出口側的擴散器38a恢復其壓力，然后由收集器27a收集并送到第二級壓縮機中。擴散器38a由也形成吸氣通道的內(nèi)殼體25a和軸承座28a構成。在許多情況下，擴散器38a采用帶有葉片的擴散器，但是，不帶葉片的擴散器也可用。擴散器38a的出口的直徑顯著大于葉輪21a的外徑，故從葉輪21a流出的工作氣體可顯著減速。內(nèi)殼25a通過導流板26a安裝在壓縮機的端蓋17a上。用穿過密封件的螺栓將端蓋17a固緊在第一級殼體1a的外端，使形成第一級壓縮機的吸氣通道。
排氣收集器27a由內(nèi)殼25a和第一級壓縮機殼體1a構成。與渦形道不同(在渦形道中，流道面積沿圓周方向是變化的)，收集器27a的流道面積沿圓周方向是恒定的，因此，不希望在收集器27a中恢復靜壓力。但是，流入收集器27a的氣體已由上游的擴散器38a充分減速，因此，即使收集器27a的橫截面積大，氣流也能在不會過分損失的情況下減速。此外，與渦形道中的氣流相比，收集器27a中氣流的靜壓力沿圓周方向的變化較小，并且，作用在包括葉輪在內(nèi)的壓縮機轉子上的徑向流體力較小，所以，噪音和振動保持在低的水平。由于采用了收集器，可獲得這樣一個優(yōu)點，即除壓縮機的設計點之外，其他的工作點上均可達到上述各種理想的特征。
收集在上述收集器27a內(nèi)的工作氣體通過一條通道(下面將要說明)流入第二級壓縮機的吸氣通道。該第二級壓縮機的結構與第一級壓縮機相似。更具體地說，工作氣體流過帶有導流板26b的吸氣通道，并由第二級葉輪21b進一步壓縮。壓縮過的工作氣體由設置在葉輪21b出口側的擴散器38b恢復壓力，然后由收集器27b收集，并通過排氣冷卻器3b送至所需的部位。擴散器38b由也形成吸氣通道的內(nèi)殼25b和軸承座28b構成。內(nèi)殼25b通過導流板26b安裝在壓縮機的端蓋17b上，用穿過密封件的螺栓將端蓋17a固定在第二級殼體1b的外端上，便形成第二級壓縮機的吸氣通道。擴散器38b可以是像上面對第一級壓縮機所述的帶有葉片或不帶葉片的擴散器。
下面說明兩級壓縮機的工作氣體通道和冷卻系統(tǒng)。被吸入第一級吸氣嘴4的工作氣體流過第一級壓縮機內(nèi)的通道，再流入也用作排氣噴嘴和導入中間冷卻器的導管的第一級排氣管5。來自該排氣管5的工作氣體流入傾斜地設置在轉軸20下方并與它大致平行的中間冷卻器3a，通過與冷卻水等的熱交換而冷卻，然后流入第二級吸氣管6。流入該第二級吸氣管6的工作氣體通過第二級壓縮機中的通道送到第二級排氣管7內(nèi)。工作氣體又從排氣管7流入傾斜地設置在轉軸20下方并與中間冷卻器3a大致平行的排氣冷卻器3b內(nèi)，在該冷卻器3b內(nèi)，工作氣體的溫度被調(diào)節(jié)到最終需要部位所要求的溫度，然后從設置在排氣冷卻器3b之側表面上的排氣口8通過一種輔助裝置(例如用戶要求或為安全起見設置的止回閥)送到要求的部位。因此，在排氣口部位8上做出一個與上述輔助裝置相連接的法蘭。中間冷卻器3a和排氣冷卻器3b的尺寸大致相同。并且在形狀上相對于包含轉軸20的中心線(軸線)的垂直平面大致對稱。
第一級吸氣嘴4帶有一個平行于轉軸20的凸緣表面，并有一根從位于兩級壓縮機的入口側的輔助裝置導出的吸氣管通過法蘭與該第一級吸氣嘴4相連接。吸氣嘴4從壓縮機徑向向外的部位抽吸工作氣體，這樣做可阻止會降低工作氣體壓頭的預旋轉。第一級排氣管5與第一級壓縮機殼體1a和中間冷卻器3a做成整體，第二級吸氣管6和第二級排氣管7分別與中間冷卻器3a和排氣冷卻器3b做成整體。
在中間冷卻器3a和排氣冷卻器3b內(nèi)各含有一套熱交換器，如圖3所示，冷卻器的前端蓋15a和15b通過相應的密封件分別固定到中間冷卻器3a和排氣冷卻器3b的靠近第二級壓縮機的一端，并支承著置于其內(nèi)的熱交換器組件。而且，如圖2所示，后端蓋16a和16b分別通過相應的密封件固定到兩個冷卻器3a和3b的接近第一級壓縮機的另一端。前端蓋15與后端蓋16之間的相對位置與壓縮機的結構無關。也就是說，前端蓋15可以分別設置在兩個冷卻器的靠近第一級壓縮機的端部，而后端蓋16可以分別設置在兩個冷卻器的靠近第二級壓縮機的端部。如果冷卻器3a和3b的前端蓋15的結構與后端蓋16相同，則一結構相同的熱交換器組件可從每個冷卻器的相對兩端的任一端置入各冷卻器中，這就提高了裝配操作的自由度。
通過中間冷卻器3a和排氣冷卻器3b的氣體量和所需的熱交換量是互不相同的。因此，兩種冷卻器必須設計成各自具有所需的尺寸和形狀。而在本發(fā)明中，兩個冷卻器的尺寸相同，并且使用共同的鑄型、相同的組件和相同的蓋子，這樣就可降低成本(包括零件生產(chǎn)成本和裝配成本)。
在整體殼體50上做出一種盒式的外壁9，并罩住殼體50的馬達殼體2，在外壁9的上邊緣做出一個大致為矩形的凸緣，一個接線盒18固定在該凸緣上。與馬達和磁性軸承相連接的信號電纜和電力電纜穿過壓縮機殼體內(nèi)分別形成的接線空間30a和30b而引入接線盒18內(nèi)。接線空間30a和30b要盡可能做得寬些，以利于電纜的安裝。
在具有上述結構的本實施例中，壓縮機(包括馬達的傳動部分)可沿轉軸20的軸線方向裝配和拆卸。也就是說，馬達殼體2和壓縮機殼體1a和1b做成一個大致為圓柱形的整體鑄件，因此，不需要采用常規(guī)方法在殼體的最大直徑處將其分開并在分開的表面上分別做出凸緣。在本實施例中，殼體的內(nèi)圓周表面可由一個加工中心或其他類似中心按連續(xù)方式進行加工或者說機加工，所以制造容易，可以提高機加工精度并降低制造成本。另外，由于采用了這種整體殼體，故可以減少裝配操作時的調(diào)整工作(例如對中)量。在第一級壓縮機中，吸氣嘴4設置在殼體的外圓周表面上，故氣體沿來自壓縮機的徑向部位的方向吸入。因此，可在壓縮機體的側面上形成安裝各種裝置的空間。于是，通常安裝在第一級壓縮機入口側的輔助裝置例如吸氣節(jié)流閥和吸氣過濾器便可安裝在壓縮機體的兩側。當進行葉輪21a的維護(例如清理)時，只要先拆去壓縮機端蓋17a和與之整體連接的內(nèi)殼25a，便可從壓縮機卸下葉輪21a，而不需要拆去上述的輔助裝置，因此，可以按節(jié)能的方式進行維護操作。
在壓縮機1中，發(fā)熱主要是由于馬達定子22中的銅損失和芯損失(鐵損失)以及由于轉動部件高速旋轉的風阻損失而引起的。在工作氣體受葉輪作用而提高壓力的過程中，其溫度升高到大約150℃，但是，使用馬達和磁性軸承時溫度必須保持在約120℃以下，以保證線圈的絕緣性能。因此，要將冷卻氣體從壓縮機1的外部供入其內(nèi)部。在馬達殼體2和壓縮機殼體1a、1b的外圓部分沿圓周設置上述冷卻氣體之入口34a、34b、34c和34d，這些入口34a、34b、34c和34d分別與在殼體的內(nèi)圓表面上沿圓周設置的冷卻氣體分配槽35a、35b、35c和35d相連通。冷卻氣體從冷卻氣體分配槽35a、35b、35c和35d進入沿圓周方向設置的冷卻氣體供入通道36a、36b、36c和36d，從而冷卻各發(fā)熱部位。冷卻氣體分配槽35a、35b、35c和35d并不總是要設置在殼體的內(nèi)表面上，例如，設置在馬達殼體內(nèi)的冷卻氣體分配槽35a可以設置在馬達定子殼體32的外圓周部分。冷卻氣體在冷卻了發(fā)熱部位附近的部位之后流過沿圓周設置的排氣通道37a、37b、37c和37d，并被收集在安置電纜的空間30a和30b內(nèi)，然后進入接線盒18。在外壁9或接線盒18上僅設置一個排氣口便可滿足需要。在本實施例中，供給和排出冷卻氣體所需要的管子數(shù)目可減至最少。僅僅需要1根大直徑的排氣管，并且可減少排氣管中的壓力損失，所以可降低供給冷卻氣體的壓力。
下面參看圖5～9說明本實施例的壓縮機殼體的具體結構。圖5是沿圖2J-J線剖切的剖視圖，圖6的左半部分是沿圖1中的箭頭D方向看去的視圖，圖6的右半部分是沿圖1中的箭頭E方向看去的視圖，圖7左半部分是沿圖1的箭頭F方向看去的視圖，圖7右半部分是沿圖1的箭頭G方向看去的視圖，圖8是沿圖1的箭頭H的方向看去的視圖，圖9是沿圖1的箭頭I的方向看去的視圖。在圖6、8、和9中，分別由內(nèi)殼體25a和25b和導流板26a和26b構成的排氣收集器用虛線示出。
壓縮機1的殼體包含第一級壓縮機殼體1a、第二級壓縮機殼體1b、馬達殼體2、中間冷卻器殼體3a和排氣冷卻器殼體3b，這些殼體用例如鑄鐵、延性鑄鐵、鑄鋼等材料制成，并且鑄成整體結構，這個整體殼體沿其橫截面是對稱的。
由于采用了上述整體結構的殼體，就不需要使用那些將這些殼體連接在一起的零件例如螺栓、螺帽和管子，零件數(shù)目明顯減少。另外，壓縮機體的圓柱形內(nèi)表面可采用連續(xù)的方式進行機加工，這樣就可獲得高的同軸精度，并且，以前要求的使馬達殼體與壓縮機殼體對中的操作以及對準用的定位孔的加工也不需要了。而且，由于殼體的結構是大致對稱的，所以，在鑄造殼體時，鑄型的分型面可設置在包含對稱軸線的平面內(nèi)。這就是說，鑄型可做成相對于包含轉軸20的中心線(軸線)的平面和隔開中間冷卻器與排氣冷卻器的隔壁40大致對稱，并且，容易制造木模和砂型。
整體鑄造殼體的優(yōu)點之一是提高了殼體的剛性，另一個優(yōu)點是，由于采用了鑄鐵，使殼體具有優(yōu)良的減振性能。由于具有上述兩個優(yōu)點，就可獲得低振動和低噪音結構的壓縮機。而且，由于可減小殼體的外表面積，故可減小來自殼體外表面的聲音和輻射熱。這就是說，不需要設置以前的構成振動和噪音主要來源的加速齒輪傳動機構，而且，采用這種殼體鑄成整體的結構，就可充分發(fā)揮葉輪直接安裝在馬達軸上的傳動系統(tǒng)的優(yōu)點。
壓縮機體的殼體大致為圓柱形，其第一級壓縮機殼體1a的外徑最大。第一級壓縮機設置成使其外圓周表面的最大直徑部位大致與冷卻器的上表面相接觸。這就是說，從冷卻器的上表面至壓縮機轉軸的高度(或者說距離)大致等于壓縮機體殼體的最大外徑，由于使壓縮機體靠近冷卻器，故可在含有彼此做成整體的壓縮機殼體和冷卻器殼體的整體殼體內(nèi)形成連通壓縮機體和冷卻器的氣體通道。
上述的緊湊的結構是由于不設置任何加速齒輪傳動機構并將葉輪直接安裝在馬達軸上形成的。與現(xiàn)有技術相比，常規(guī)結構中加速齒輪傳動機構的低速齒輪的外徑比本發(fā)明壓縮機殼體的外徑大得多，并且，若將高速軸和低速軸設置在同一高度，就難于安置彼此接近的壓縮機和冷卻器。在本實施例中，很容易按上述方式獲得緊湊的結構，壓縮機體與冷卻器之間的連接不像普通結構中要采用螺栓等零件，而是通過整體鑄件來實現(xiàn)，因此可防止在管件連接部位處由于熱變形而產(chǎn)生的氣體泄漏。
由于壓縮機體殼體和冷卻器殼體由整體鑄件構成，且第一級排氣管5、第二級吸氣管6和第二級排氣管7在上述整體殼體內(nèi)整體地做出來，所以，工作氣體可以流過第一級壓縮機、中間冷卻器、第二級壓縮機和排氣冷卻器。上述管道的外壁起到支承壓縮機殼體的作用。在本實施例中，壓縮機體與冷卻器之間的距離做成盡可能地短，從而減小了壓縮機的整體尺寸，同時，在殼體上適當?shù)卦O置加強筋，以獲得足夠的剛性。
在本實施例中，管道壁還用作壓縮機的支腿部件，并且沒有給管道留出足夠的空間，因此，管道不必要做成從流體力學觀點看是最佳的通道。但是，壓縮機中的排出氣體在到達收集器之前已充分地減速，所以在管道部分造成的損失相對較小。而且因管道也用作支腿部件而達到的節(jié)約空間的效果也是明顯的。中間冷卻器3a和排氣冷卻器3b的橫截面大致是矩形的，并且具有足夠的支承壓縮機體的剛性和穩(wěn)定性。因此，無需在冷卻器3之下面設置任何基座，這樣就可得到結構緊湊的兩級離心式壓縮機。如果將隔開排氣冷卻器與中間冷卻器的隔壁40偏移向排氣冷卻器一邊，那么，排氣冷卻氣體與中間冷卻氣體之體積比就能夠達到符合流體力學觀點的最佳值。在本實施例中，排氣冷卻器的容積不太大，這也可使壓縮機的結構更加緊湊。而且在本實施例中，如果兩個冷卻器在垂直于轉軸方向的寬度中心與轉軸沿寬度方向的中心相重合，則可獲得結構穩(wěn)定的整體殼體。
馬達殼體2的整個上圓周與壓縮機殼體1a、1b不相連接，它僅在其圓周的大致下半部與壓縮機殼體1a和1b做成一個整體。壓縮機殼體1a、1b的不與馬達殼體2直接連接的上半部分與盒形外壁9相連接，該外壁9構成一個足夠寬的空間基本上包圍住馬達殼體的周邊，并與安置電纜的空間30a、30b相連通。如上所述，很容易接觸電纜的引出部分，故可提高在裝配壓縮機時連接電纜的工作效率。
下面參看附圖10說明本發(fā)明的兩級離心式壓縮機的第二實施例。該第二實施例與第一實施例的不同之處在于，在第一級壓縮機中吸入工作氣體的方向是轉軸的軸線方向，其他的結構與上述的圖1～9所示的第一實施例基本相同。也就是說，在第二實施例中，在吸氣殼體39內(nèi)做出一個具有垂直于轉軸的凸緣表面的吸氣嘴4n。在本實施例中，需要將輔助裝置例如吸氣節(jié)流閥和吸氣過濾器設置在壓縮機轉軸的前面。
工作氣體沿轉軸的軸線方向被吸入，這樣，壓縮機的結構便更可簡化，并可減小第一級壓縮機的軸向長度。在第一級葉輪21a的入口側設置一個長的直通道，因此改善了流入葉輪21a的工作氣體的分布，從而提高了壓縮機的效率。在第二級壓縮機中，工作氣體與第一級壓縮機一樣沿軸線方向吸入。
下面參看圖11和12說明本發(fā)明的兩級離心式壓縮機的第三實施例。圖11是類似于沿圖1的箭頭D的方向看去的視圖，在圖11中由點劃線圈出的部分是類似于沿圖1的箭頭E方向看去的視圖。圖12是類似于沿圖1的箭頭H方向看去的視圖。本實施例與第一實施例的不同之處在于噴嘴和導管的結構不同，其他結構與上面所述第一實施例大致相同。
排出氣體從第一級壓縮機通過排氣管5n送到中間冷卻器3a，與第一實施例不同的是，該排出氣體流入中間冷卻器3a而沿中間冷卻器3a的與排氣冷卻器3b毗鄰的壁面40a流動。由中間冷卻器3a冷卻過的氣體沿遠離排氣冷卻器3b的壁面41a(見圖12)流入吸氣管道6n，并大致沿徑向被吸入第二級壓縮機1b內(nèi)。在本實施例中，第一級壓縮機的吸氣嘴4m與排氣通道5n互不相干，因此，吸氣嘴4m可以設置在中間冷卻器3a的毗鄰，也就是說，設置在從第一實施例中的中間冷卻器的位置旋轉180°的一個位置上。此外，由于排氣冷卻器3b的排氣口8n與吸氣嘴4m互不相干，故可將排氣口8n設置在排氣冷卻器3b的上壁上。而且，吸氣嘴4m的位置可以沿所需方向安置在離開結構件(例如冷卻器)且與其不相干的地方。這就是說，壓縮機的部件可以自由地安置(盡管這種安置受限于輔助裝置例如吸氣節(jié)流閥和吸氣過濾器的位置)，因此，可獲得更加緊湊的封裝型的兩級離心式壓縮機。
在第一實施例中，中間冷卻器3a的壁面40a與由中間冷卻器3a冷卻的大體上是常溫的氣體相接觸，而排氣冷卻器3b的壁面40b卻與來自第二級壓縮機的高溫氣體相接觸。但是，在本實施例中，隔壁40的兩個相對的側面(即壁面40a和40b)都與壓縮機的排出氣體相接觸，故隔壁40的兩個相對側面之間的溫差小。因此，在本實施例中，可減少通過隔壁40的傳熱量，并且可減輕由于第二級壓縮機吸氣溫度的升高而造成的效率降低，還可降低由于隔壁40的相對兩個側面之間的溫度差造成的熱應力。
下面參看圖13說明本發(fā)明的第四實施例。
在本實施例中，壓縮機上部形成的盒形外壁9向上延伸而形成一個接線盒18。也就是說，接線盒18是與壓縮機殼體1a、1b和馬達殼體2整體地鑄出的，因此可減少包括螺栓之類的零件數(shù)目，從而降低制造成本和裝配成本。在本實施例中，接線盒18與壓縮機體做成整體。并且，僅僅卸下上蓋42便有一個大體為矩形的開口。因此，可以很容易地安裝馬達和彈性軸承的電纜。
在上述的第一至第四實施例中，雖然都采用了磁性軸承，但是，滑動軸承或滾動軸承也是可以用的。簡要地說，任何其壓縮機殼體1a，1b、馬達殼體2、冷卻器3a和3b等做成一個整體而使壓縮機結構緊湊、噪音小、振動小的結構都屬于本發(fā)明的范圍。
如上所述，在本發(fā)明的兩級離心式壓縮機中，馬達的轉子安裝在轉軸的中央部分，離心式葉輪分別安裝在該轉軸的相對兩端，葉輪直接由馬達帶動，并且?guī)в姓肿●R達部分和兩級壓縮機部分的整體殼體，因此，不需要采用加速齒輪傳動機構，可減小裝置的尺寸。
此外，由于壓縮機殼體和馬達殼體做成整體結構，故可減少裝配操作所需的工時和勞力以及零件的數(shù)目，而且，兩級壓縮機相對于馬達部分的定位容易得多，因此可以降低成本并提高可靠性。
權利要求
1.一種兩級離心式壓縮機，含有兩個分別安裝在轉軸的相對兩端上而構成兩級壓縮機的離心式葉輪；一個用于直接帶動上述兩個葉輪的電動馬達，該馬達設置在上述轉軸的中央部分；一個罩住上述馬達的馬達殼體；分別罩住上述兩級壓縮機的壓縮機殼體；其中，上述的馬達殼體和上述的壓縮機殼體鑄成一種整體結構而形成一個整體的殼體。
2.根據(jù)權利要求1的壓縮機，其特征在于，在上述的兩級壓縮機之間設置一個中間冷卻器，在下游側的一級壓縮機之出口側設置一個排氣冷卻器，上述兩個冷卻器的殼體與上述的整體殼體做成整體。
3.一種兩級離心式壓縮機，含有兩個分別安裝在轉軸之相對兩端上而形成第一級壓縮機和第二級壓縮機的離心式葉輪；一個直接帶動上述兩個葉輪的電動馬達，該馬達設置在上述轉軸的中央部分；分別罩住上述第一級和第二級壓縮機的第一壓縮機殼體和第二壓縮機殼體；上述的第一壓縮機殼體、上述的馬達殼體、和上述的第二壓縮機殼體沿上述轉軸的軸線方向依次排列設置；一個設置在上述第一級壓縮機與第二級壓縮機之間并且偏斜地位于上述轉軸的軸線之下方且與該轉軸大致平行的中間冷卻器；和一個偏斜地設置在上述轉軸之下方且與上述中間冷卻器大致平行并且與上述兩級壓縮機之一相連通的排氣冷卻器；其中，上述的馬達殼體、上述的第一壓縮機殼體、上述的第二壓縮機殼體、上述的中間冷卻器殼體和上述的排氣冷卻器殼體鑄成一個整體結構而形成一個整體殼體。
4.根據(jù)權利要求3的壓縮機，其特征在于，在上述的中間冷卻器的每一端上各做出一個凸緣，在上述的排氣冷卻器的每一端上各做出一個凸緣，4個形狀基本相同的蓋子分別固緊在上述的凸緣上。
5.一種兩級離心式壓縮機，含有兩個分別安裝在轉軸之相對兩端上而形成第一級壓縮機和第二級壓縮機的離心式葉輪；一個用于直接帶動上述兩個葉輪的電動馬達，該馬達設置在上述轉軸的中央部分；一個罩住上述馬達和上述兩級壓縮機的整體殼體；一個從上述整體殼體延伸出來并偏斜地位于上述整體殼體之下方的中間冷卻器；一個從上述整體殼體延伸出來并偏斜地位于上述整體殼體之下方的排氣冷卻器，該排氣冷卻器大致與上述的中間冷卻器平行；一個連通上述的第一級壓縮機與上述的中間冷卻器的第一管道，該第一管道位于上述中間冷卻器的上側和上述第一級壓縮機的下側；一個連通上述的第二級壓縮機與上述中間冷卻器的第二管道，該第二管道位于上述中間冷卻器之上側和上述第二級壓縮機之下側；和一個連通上述兩級壓縮機之一與上述排氣冷卻器的第三管道，該第三管道位于上述排氣冷卻器之上側和上述的一級壓縮機的下側。
6.一種兩級離心式壓縮機，含有一個轉軸；一個安裝在上述轉軸之一端的第一級離心式葉輪；一個安裝在上述轉軸之另一端的第二級離心式葉輪；一個用于直接帶動上述兩個葉輪的電動馬達，該馬達設置在上述轉軸的中央部分；一個罩住上述的包含上述第一級離心式葉輪的第一級壓縮機、上述的包含上述第二級離心式葉輪的第二級壓縮機和上述的馬達的整體殼體；和一個使工作氣體沿著從上述壓縮機徑向外的一個位置向上述轉軸的軸線方向流入上述的第一級葉輪的吸氣通道。
7.根據(jù)權利要求6的壓縮機，其特征在于，在上述第一級壓縮機鄰近上述第一級葉輪的出口處形成一個收集器，該收集器的平行于上述轉軸剖切的橫截面沿圓周方向是大致均勻的。
8.根據(jù)權利要求6或7的壓縮機，其特征在于，在上述的第一級離心式葉輪與第二級離心式葉輪之間設置兩個可轉動地支承上述轉軸的徑向磁性軸承，在該兩徑向磁性軸承之間設置一個止推磁性軸承，在上述的整體殼體的內(nèi)圓周表面上沿圓周設置有若干凹槽，在上述兩級壓縮機內(nèi)設有連通上述凹槽與上述軸承的冷卻通道。
9.根據(jù)權利要求6的壓縮機，其特征在于，蓋住上述整體殼體的靠近上述第一級葉輪的端部、并形成一個進入上述第一級葉輪的吸氣通道的第一端蓋、可拆卸地安裝在上述的整體殼體上，而蓋住上述整體殼體的靠近上述第二級葉輪的端部、并形成一個進入上述第二級葉輪的吸氣通道的第二端蓋可拆卸地安裝在上述整體殼體上。
全文摘要
低壓側第一級和高壓側第二級壓縮機葉輪分別安裝在轉軸的兩端。帶動上述葉輪的電動馬達的轉子安裝在轉軸的中部,而定子由馬達殼體支承。馬達殼體與第一級壓縮機葉輪共同組成第一級壓縮機殼體和與第二級壓縮機葉輪共同組成第二級壓縮機殼體鑄成一個整體結構。該整體殼體還與分別設置在第一、二級壓縮機的出口側的中間冷卻器和排氣冷卻器成整體。該兩冷卻器設在馬達殼體下方并與轉軸平行,壓縮機的主要部分組合成一個緊湊的矩形的平行管道式的結構。
文檔編號F04D25/16GK1195078SQ9810448
公開日1998年10月7日 申請日期1998年2月19日 優(yōu)先權日1997年3月19日
發(fā)明者高橋一樹, 三浦治雄, 西田秀夫, 高橋直彥, 福島康雄 申請人:株式會社日立制作所