一种离心式压缩机和冷水机组

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种离心式压缩机和冷水机组。

背景技术

随着经济和社会的发展及人们生活水平的提高，人们对建筑内舒适性要求越来越高。空调系统的运行能耗问题也越来越得到有关学者和研究人员的关注。在大型建筑物室内环境营造过程中，常常需要用到冷水机组。冷水机组中最重要的一个部件就是压缩机。目前常用的压缩机形式有：活塞式、螺杆式、离心式。其中压缩机形式采用离心式压缩机的冷水机组，由于其具有制冷量大、结构简单紧凑、运转平衡、操作可靠、运转效率高等特点，在大型公共建筑尤其是数据中心机、医疗建筑、城市综合体建筑中得到了广泛的应用。为此，需要一种新型的离心式压缩机，以提高离心式冷水机组的运行效率，降低空调的使用能耗。

发明内容

本发明提供一种离心式压缩机和冷水机组，以提高离心式冷水机组的运行效率，降低空调的使用能耗，保持其制冷量大、结构简单紧凑、运转平衡、操作可靠、运转效率高等特点，且适于广泛应用于大型公共建筑尤其是数据中心机、医疗建筑、城市综合体建筑中。

本发明具体包括如下方案：

本发明的离心式压缩机，包括第一叶轮、第一扩压器、第二叶轮和第二扩压器；第二叶轮的轴承通过变速装置与第一叶轮的所述轴承连接；第一叶轮安装在第一扩压器内，第一扩压器的一侧设置有第一吸气口，另一侧设置有第一出气口；第二叶轮安装在第二扩压器内，第二扩压器的一侧设置有第二吸气口，另一侧设置有第二出气口。

本发明的离心式压缩机，其制冷剂气体经第一吸气口流入压缩机，并经第一叶轮压缩，在第一扩压器扩压后，经第一出气口排除，流入第二吸气口，再经第二叶轮压缩，在第二扩压器扩压后，流出压缩机。

其中可以进一步的，第一叶轮或第二叶轮的轴承与电机的轴承连接；第一扩压器内设置有位于第一吸气口内的入口导叶。第一扩压器内设置有空腔结构的第一扩压室。第二扩压器内设置有空腔结构的第二扩压室。变速装置可以为齿轮传动变速装置。第一叶轮或第二叶轮的轴承与电机的轴承通过齿轮机构连接。所述离心式压缩机设置有外壳。外壳上设置有与第一吸气口连通的压缩机吸气口和与第二出气口连通的压缩机排气口。

本发明的冷水机组，包括如上所述的离心式压缩机，压缩机排气口与冷凝器入口相连，冷凝器出口与节流装置相连，节流装置与蒸发器入口相连，蒸发器出口与压缩机吸气口相连。

本发明的有益效果是：

本发明的离心式压缩机和冷水机组，能够提升制冷循环的效率，提升制冷的性能系数，大大提高节能性能；其能够降低压缩机的排气温度，改善压缩机的运行工况，提升的压缩机的运行寿命；其能够实现一台压缩机，变压缩过程曲线的功能，能够配合先进的控制系统，广泛应用于高效制冷系统中；同时能够提高离心式冷水机组的运行效率，降低空调的使用能耗，保持其制冷量大、结构简单紧凑、运转平衡、操作可靠、运转效率高等优势，能够广泛应用于大型公共建筑，尤其是数据中心机、医疗建筑、城市综合体建筑中。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的离心式压缩机的内部结构示意图。

图2为本发明的离心式压缩机的整体结构示意图。

图3为本发明的冷水机组的结构示意图。

图4为制冷剂的压焓图。

图中，1为第一叶轮，2为第一扩压器，3为第二叶轮，4为第二扩压器，5为变速装置，6为第一吸气口，7为第一出气口，8为第二吸气口，9为第二出气口，10为电机，11为入口导叶，12为第一扩压室，13为第二扩压室，14为外壳，15为压缩机吸气口，16为压缩机排气口，17为冷凝器，18为节流装置，19为蒸发器，20为压缩机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

实施例1

一种离心式压缩机，参见图1，包括第一叶轮1、第一扩压器2、第二叶轮3和第二扩压器4；第一叶轮1的轴承与电机10的轴承连接；第二叶轮3的轴承通过变速装置5与第一叶轮1的所述轴承连接；第一叶轮1安装在第一扩压器2内，第一扩压器2的一侧设置有第一吸气口6，另一侧设置有第一出气口7；第二叶轮3安装在第二扩压器4内，第二扩压器4的一侧设置有第二吸气口8，另一侧设置有第二出气口9。

本实施例的离心式压缩机，其制冷剂气体经第一吸气口6流入压缩机，并经第一叶轮1压缩，在第一扩压器2扩压后，经第一出气口7排除，流入第二吸气口8，再经第二叶轮3压缩，在第二扩压器4扩压后，流出压缩机。图1中转动箭头所示的轴承端连接电机10。

实施例2

一种离心式压缩机，与实施例1相似，所不同的是，参见图2，第一叶轮1或第二叶轮3的轴承与电机10的轴承连接；第一扩压器2内设置有位于第一吸气口6内的入口导叶11。第一扩压器2内设置有空腔结构的第一扩压室12。第二扩压器4内设置有空腔结构的第二扩压室13。变速装置5可以为齿轮传动变速装置。第一叶轮1或第二叶轮3的轴承与电机10的轴承通过齿轮机构连接。所述离心式压缩机设置有外壳14。外壳14上设置有与第一吸气口6连通的压缩机吸气口15和与第二出气口9连通的压缩机排气口16。

第一扩压器2和第二扩压器4的纵向截面可以为横置的梯形，尤其可以是横置的等腰梯形，所述梯形的顶部分别位于第一吸气口6、第二吸气口8一侧。入口导叶11可以为三角形板片结构，入口导叶11的数量可以为至少两个，且在第一扩压器2的第一扩压室12位于第一吸气口6处内壁上均匀分布。入口导叶11的作用为：调节流入压缩机制冷剂的流量，通过改变入口导叶11叶片的角度，实现改变第一吸气口6入口的尺寸。

入口导叶11可以焊接连接在第一扩压室12内壁上。第一叶轮1安装在第一扩压室12内；第二叶轮3安装在第二扩压室13内。外壳14可以为横置的筒状结构。第一叶轮1、第一扩压器2、第二叶轮3、第二扩压器4、变速装置5、第一吸气口6、第一出气口7、第二吸气口8、第二出气口9、电机10、入口导叶11、第一扩压室12和第二扩压室13均位于外壳14内。

实施例3

一种冷水机组，参见图3，包括如实施例1或实施例2所述的离心式压缩机，压缩机排气口16与冷凝器17入口相连，冷凝器17出口与节流装置18相连，节流装置18与蒸发器19入口相连，蒸发器19出口与压缩机吸气口15相连。

上述任一实施例的离心式压缩机的工作原理：第一叶轮1在电机10的驱动作用下高速旋转，产生离心力，使得从压缩机吸气口15吸入的低温低压制冷剂气体获得能量，变为中温中压的制冷剂气体；继而经第二叶轮3加压，制冷剂由中温中压的气体变为高温高压的制冷剂气体，之后经压缩机排气口16排出到冷凝器17中冷凝放热，完成制冷循环。与常规的制冷循环的不同之处在于，第一叶轮1的轴承与第二叶轮3的轴承不共轴，通过控制器为变速装置5传送信号，第一叶轮1和第二叶轮3的转速不同，通过改变第一叶轮1和第二叶轮3的转速比，便可以改变压缩曲线；通过匹配第一叶轮1和第二叶轮3的转速，使得压缩过程为图4所示的压焓图，使得离心式压缩机能够更加高效地运行。

参见图4，上述任一实施例的离心式压缩机的节能原理：低温低压的制冷剂气体(状态Ⅰ)经第一叶轮1压缩变为状态Ⅱ，由于经过变速装置5调节，使得第二叶轮3的压缩曲线与第一叶轮1不同，制冷剂气体由状态Ⅱ经第二叶轮3压缩后变为状态Ⅲ。之后从压缩机排气口16排出，进入冷凝器17变为低温高压的制冷剂液体(状态Ⅳ)，再经节流装置18节流后，变为低温低压的制冷剂液体(状态Ⅴ)，在蒸发器19中制冷剂蒸发吸热，由状态Ⅴ变为状态Ⅰ，如此不断循环。从图4所示的压焓图中可以看出，上述实施例的离心式压缩机的压缩过程为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ，而不是常规压缩机的压缩过程Ⅰ-Ⅱ-Ⅵ。根据工程热力学已有知识，在理想制冷循环中，制冷循环过程曲线的包络面的面积等于压缩机的耗功。采用上述实施例的离心式压缩机后，压缩机的耗功为过程Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ-Ⅰ包络的面积；而常规压缩制冷循环的压缩机耗功为Ⅰ-Ⅱ-Ⅵ-Ⅳ-Ⅴ-Ⅰ。同时由于这两个制冷循环的制冷量相同(均为从Ⅴ-Ⅰ)。因此采用上述实施例的离心式压缩机后，制冷系数与常规制冷循环得到了提升。另外过程Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ相对于过程Ⅰ-Ⅱ-Ⅵ，上述实施例的离心式压缩机的排气温度更低，上述实施例的离心式压缩机的运行工况更优，这有助于提升压缩机的运行寿命。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。