[发明专利]离心压缩机、叶轮间隙控制装置和叶轮间隙控制方法

说明书

离心压缩机(22、22’)包括壳体(30、30’)、第一叶轮(34a、34a’、34b、34b’)、马达(38)、冷却介质输送结构(23、23’)、轴(42)和第一轴承(44、46)。壳体(30(30’))具有第一入口部(31a、31b)和第一出口部(33a、33b)。第一叶轮(34a(34a’))附接到轴(42)并配置在第一入口部(31a、31b)与第一出口部(33a、33b)之间。在第一叶轮(34a、34a’、34b、34b’)与壳体(30、30’)之间存在第一轴向间隔(L1、L2、Wf1、Wr1、Wf2、Wr2)。轴(42)通过第一轴承(44、46)能旋转地支承并能相对于壳体(30、30’)轴向移动。马达(38)布置在壳体(30、30’)内以使轴(42)旋转。冷却介质输送结构(23、23’)构造成改变向壳体(30、30’)的冷却介质的供给。用于离心压缩机(22、22’)的叶轮间隙控制装置包括传感器(58、TS1、TS2)和控制器(20)。控制器(20)基于由传感器(58、TS1、TS2)检测到的值对向壳体(30、30’)的冷却介质的供给进行控制。

技术领域

本发明总体上涉及一种离心压缩机、用于离心压缩机的叶轮间隙控制装置和用于离心压缩机的叶轮间隙控制方法。更具体而言，本发明涉及一种离心压缩机，该离心压缩机具有旋转轴，该旋转轴对叶轮进行支承并且被轴承所支承，该轴承能沿轴的轴向方向移动，并且该离心压缩机具有冷却介质输送系统，该冷却介质输送系统将冷却介质能调节地供给到离心压缩机的壳体。

背景技术

离心压缩机，也被称为径向压缩机或涡轮压缩机，其通过使用转子或叶轮将速度或动能传递至流过离心压缩机的流体来实现升压。离心压缩机的一种应用是对用于冷却器系统的制冷剂进行压缩，该冷却器系统是从介质中移除热量的制冷机器或装置。通常使用诸如水之类的液体作为介质，并且冷却器系统在蒸气压缩制冷循环中运转以冷却液体。该液体接着能通过热交换器进行循环，以根据需要对空气或装备进行冷却。制冷循环的必要副产品是废热，其必须从制冷剂排出到环境空气中，或者为了更高的效率而被回收用于加热目的。包括离心压缩机的冷却器系统有时被称为涡轮冷却器。

在常规的（涡轮）冷却器中，制冷剂在离心压缩机中被压缩并被送到热交换器，在上述热交换器中，在制冷剂与热交换介质（液体）之间发生热交换。这种热交换器被称为冷凝器，因为制冷剂在该热交换器中冷凝。其结果是，热量被传递到介质（液体）以加热介质。离开冷凝器的制冷剂通过膨胀阀膨胀，并被送到另一个热交换器，在该热交换器中，在制冷剂与热交换介质（液体）之间发生热交换。该热交换器被称为蒸发器，因为制冷剂在该热交换器中加热（蒸发）。其结果是，热量从液体介质（例如，如上所述的水）传递到制冷剂，从而使液体冷却。来自蒸发器的制冷剂接着返回到离心压缩机，并重复该循环。

常规的离心压缩机基本上包括壳体、入口导叶、叶轮、扩散器、马达、各种传感器以及控制器。制冷剂依次流过入口导叶、叶轮以及扩散器。因而，入口导叶联接到离心压缩机的进气端口，而扩散器联接到叶轮的出气端口。入口导叶对进入叶轮的制冷剂气体的流量进行控制。叶轮附接到通过马达旋转的轴。控制器对马达、入口导叶以及膨胀阀进行控制。当马达使轴旋转时，叶轮在壳体内旋转，并且增大流入离心压缩机的制冷剂气体的速度。扩散器用于将由叶轮给出的制冷剂气体的速度（动态压力）转换成（静态）压力。以这种方式，制冷剂在常规的离心压缩机中被压缩。常规的离心压缩机可具有一级或双级。马达驱动一个或多个叶轮。

在离心压缩机中使用有两种基本类型的叶轮：开放型叶轮和封闭型叶轮。开放型叶轮具有叶片或刀片，该叶片或刀片从叶轮外部露出或可见。封闭型叶轮具有盖部或护罩，该盖部或护罩从外部覆盖叶片或刀片并被固定到叶片或刀片，使得护罩与叶轮一体旋转。在开放型叶轮的情况下，壳体的围绕叶轮的部分有时被称为“护罩”（下文的“罩盖部”）。具有开放型叶轮的压缩机的罩盖部与封闭型叶轮的护罩的不同之处在于：开放型叶轮的罩盖部固定到壳体且不与叶轮一体旋转。

作为常规技术的示例，参见美国专利第7,942,628号和美国专利申请公布第2010/0251750号。

发明内容