[发明专利]一种具有轴向力平衡和冷却系统的离心式压缩机

说明书

本发明涉及压缩机技术领域，具体公开了一种具有轴向力平衡和冷却系统的离心式压缩机，包括压气机和电机，所述压气机包括蜗壳和叶轮，电机包括从外向内依次套设的电机壳体、电机定子和电机主轴，叶轮安装在电机主轴的一端，叶轮的背面设有背叶轮，蜗壳罩设在叶轮的外侧且与电机壳体固定连接；蜗壳内设有入口气体流道，电机壳体内设有与入口气体流道连通的轴向气体流道，轴向气体流道上设有若干条通向电机主轴气体分支流道。本发明采用压缩机叶轮进口引气，经过冷气通道分三路进入电机，有效解决电机、轴承发热问题，而且引气位置不需再设置空滤，减少维护工作和成本。

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体是一种具有轴向力平衡和冷却系统的离心式压缩机。

背景技术

氢燃料电池是把氢气所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，是用氢气和氧气作为原料，以水作为最终产物实现零污染排放。从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是一项很有发展前途的发电技术。经压缩机提供的高压气体中不能含有杂质，否则质子交换膜燃料电池在电化学反应过程中会中毒，所以离心式压缩机轴承采用空气悬浮轴承，空气悬浮轴承具有运转稳定、功耗低、耐温高、噪音小等优点，同时，与油膜轴承相比，刚度低，承载能力差。

目前，对于两级压缩机，通常采用一、二级叶轮采用背靠背布置，在总压比要求下，分配两级压比，控制总的轴向力，这在一定程度上限制了气动设计，轴向力问题在单级压缩机中尤为突出。轴承用的空气通常采用在电机壳体上开通冷却通道，与冷却液进行热交换，把热量带走，结构较复杂，换热能力有限。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术中所述的燃料电池空气压缩机空气轴承存在的缺点，提供一种具有轴向力平衡和冷却系统的离心式压缩机，降低轴向力对推力轴承的作用力，提高推力轴承的可靠性；同时，通过叶轮前段的低温气体，将电机的热量，轴承摩擦发热的热量带走，减少了冷却液的消耗，结构更简单。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有轴向力平衡和冷却系统的离心式压缩机，包括压气机和电机，所述压气机包括蜗壳和叶轮，所述电机包括从外向内依次套设的电机壳体、电机定子和电机主轴，所述叶轮安装在电机主轴的一端，所述叶轮的背面设有背叶轮，所述蜗壳罩设在叶轮的外侧且与所述电机壳体固定连接；所述蜗壳内设有入口气体流道，所述电机壳体内设有与所述入口气体流道连通的轴向气体流道，所述轴向气体流道上设有若干条通向所述电机主轴气体分支流道。

进一步地，所述电机主轴的一端设有轴承座，所述轴承座与所述电机主轴之间设有第一径向轴承，所述轴承座的外套设有推力轴承，所述推力轴承通过背板压紧，所述叶轮设置在所述背板的外侧；

所述电机主轴的另一端与所述电机壳体之间设有第二径向轴承。

进一步地，所述气体分支流道与所述轴向气体流道垂直设置。

进一步地，所述气体分支流道的数量有三条，其中两条所述气体分支流道的出口分别设置在所述电机定子的两侧，第三条气体分支流道的出口设置在所述电机主轴远离所述叶轮的一端的外侧。

进一步地，所述电机壳体远离所述叶轮的一端端部设有端盖。

优选地，所述叶轮与所述背叶轮一体加工成型。

本发明的有益效果是：

1.本发明压缩机采用压缩机叶轮进口引气，经过气体分支流道分三路进入电机，有效解决电机、轴承发热问题。

2.本发明压缩机引气位置不需再设置空滤，减少维护工作和成本。

3.本发明压缩机采用背叶轮布置，即做为冷气循环的动力源，同时，抵消了部分轴向力，降低了整体轴向力。

4.本发明的压缩机中冷气经过背叶轮增压，与主路气流一起进入蜗壳，避免了气体排放和浪费；同时冷气不是循环气，避免了循环气中的杂质对轴承的摩擦损坏。