【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压缩机，尤其是指一种空气悬浮离心压缩机。
技术介绍
1、空气悬浮离心压缩机，作为一种采用无油运行、高速永磁同步电机直驱的先进压缩技术，在工业气体压缩领域展现出卓越的效率和可靠性。此类压缩机设计中，双离心叶轮分别安装在电机转子两端，实现多级压缩过程，同时利用中间冷却装置降低气体温度，提高压缩效率。然而，上述设计在实际应用中暴露出一些关键的技术瓶颈，具体如下：
2、1、轴向力失衡与动态稳定性问题：在不同的工作条件下，特别是当压缩机处于高速低压力状态时，一级和二级离心叶轮所产生的轴向力方向和大小随工况变化，且合力倾向于其中一侧，这超出了传统止推轴承的承载极限，这一问题在要求压缩机在极宽压力范围内灵活作业的工业应用中尤为突出，轴向力失衡不仅威胁到转子的动态平衡，还可能引发转子与轴承之间的过度摩擦甚至卡死，导致严重的机械振动和噪声，缩短设备寿命，并对操作人员构成安全隐患。
3、2、散热与永磁体退磁问题：随着高速永磁同步电机转速的提升至数十万转/分钟，电机的定子铁耗、绕组铜耗以及转子表面的涡流损耗显著增加，尤其是对于体积小、热源密度高的高速电机而言，散热问题变得尤为严峻，目前市场上小功率（<75kw）空气悬浮离心压缩机主要采用液态冷却策略来解决电机散热问题，但这往往伴随着复杂的结构设计和高昂的冷却系统成本，且在应对大功率机型的散热需求时显得力不从心，散热不足不仅可能导致永磁体发生不可逆的退磁现象，还会引起电机温度过高和绝缘损坏，最终导致压缩机运行异常。
4、鉴于上述技术问题，本专利技术
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述问题，提供了一种空气悬浮离心压缩机，旨在解决轴向力失衡与散热难题，以提升稳定性和效率。
2、为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种空气悬浮离心压缩机，包括壳体、转子主轴、定子、一级蜗壳、二级蜗壳、一级离心叶轮和二级离心叶轮，所述转子主轴可转动设置在所述壳体内，所述转子主轴的两端与所述壳体之间设置有一级轴承座和二级轴承座，所述定子与所述转子主轴同轴分布，且位于所述转子主轴的外侧，所述转子主轴与所述定子之间还存在间隙，所述一级蜗壳与所述一级轴承座相连接，所述二级蜗壳与所述二级轴承座相连接，所述一级离心叶轮和所述二级离心叶轮分别同轴连接在所述转子主轴的左右两端，且所述一级离心叶轮位于所述一级蜗壳内，所述二级离心叶轮位于所述二级蜗壳内，还包括第一连接法兰、第二连接法兰、中间蜗壳、平衡叶轮和散热套，所述第一连接法兰连接在所述一级轴承座与所述一级蜗壳之间，且所述第一连接法兰上设置有用于防止气体泄漏的第一轴封装置，所述中间蜗壳连接在所述二级轴承座与所述第二连接法兰之间，且所述中间蜗壳上开设有排气口，所述第二连接法兰连接在所述二级蜗壳与所述中间蜗壳之间，且所述第二连接法兰上设置有用于防止气体泄漏的第二轴封装置，所述平衡叶轮同轴连接在所述转子主轴上，且位于所述中间蜗壳内，所述平衡叶轮用于平衡所述一级离心叶轮和所述二级离心叶轮产生的轴向力，所述散热套套设在所述定子上，且所述散热套与所述壳体的内壁之间存在距离，所述壳体的侧壁上开设有多个进气孔，所述二级轴承座上开设有用于连通所述间隙和所述排气口的排气通道。
3、优选地，所述散热套的侧壁上设置与所述壳体的内壁相接触的隔环，所述隔环靠近所述定子的绕组末端分布，所述隔环将所述定子与所述壳体之间的空间分隔为第一散热通道和第二散热通道，所述定子的中部和所述定子的绕组前端均位于所述第一散热通道内，所述定子的绕组末端位于所述第二散热通道内，所述进气孔包括多个第一进气孔以及多个第二进气孔，多个所述第一进气孔周向分布在所述壳体的侧壁上，且与所述第一散热通道相连通，多个所述第二进气孔周向分布在所述壳体的侧壁上，且与所述第二散热通道相连通，所述间隙分别与所述第一散热通道和所述排气通道相连通，所述第二散热通道也与所述排气通道相连通。
4、优选地，所述壳体上还周向均匀开设有多个与所述第一散热通道相连通的第三进气孔，所述第三进气孔布置于远离所述隔环的区域。
5、优选地，所述散热套的侧壁上均匀设置有多个散热翅片，所述散热翅片沿所述散热套的轴向分布，相邻所述散热翅片之间形成有散热槽。
6、优选地，所述排气口的数量为多个，且间隔分布在所述中间蜗壳的侧壁上，所述中间蜗壳的侧壁上还设置有用于覆盖所述排气口的面板，所述面板上设置有与所述排气口相连通的出气筒。
7、优选地，所述中间蜗壳内还设置有轮盖，所述轮盖与所述转子主轴同轴分布并环绕所述平衡叶轮设置，且所述轮盖上设置有用于连通所述排气口与所述排气通道的中心孔。
8、优选地，所述第一连接法兰与所述转子主轴同轴设置，且所述第一连接法兰上设置有第一凹陷，所述一级离心叶轮的盘体部分位于所述第一凹陷内，所述第二连接法兰与所述转子主轴同轴设置，且所述第二连接法兰上设置有第二凹陷，所述二级离心叶轮的盘体部分位于所述第二凹陷内。
9、优选地，所述一级轴承座和所述二级轴承座与所述转子主轴之间分别设有径向空气轴承，所述转子主轴上还设置有止推盘，所述止推盘位于所述第一连接法兰与一级轴承座之间，所述止推盘的左右两侧还分别设置有止推空气轴承，所述第一连接法兰上开设有第一安装槽，左侧所述止推空气轴承安装在所述第一安装槽内，所述一级轴承座内开设有第二安装槽，右侧所述止推空气轴承安装在所述第二安装槽内。
10、优选地，所述第一连接法兰的中心开设有供所述转子主轴穿过的第一通孔，所述第一安装槽中呈辐射状开设有多条与所述第一通孔相连通的第一导气槽，所述一级轴承座的中心开设有供所述转子主轴穿过的第二通孔，所述第二安装槽中呈辐射状开设有多条与所述第二通孔相连通的第二导气槽。
11、优选地，所述第一轴封装置包括第一密封齿，所述第一密封齿设置在所述第一凹陷的侧壁上，所述第一密封齿与所述一级离心叶轮的盘体之间形成第一密封间隙，所述第二轴封装置包括第二密封齿，所述第二密封齿设置在所述第二凹陷的侧壁上，所述第二密封齿与所述二级离心叶轮的盘体之间形成第二密封间隙，所述第一通孔的侧壁上设置有第三密封齿，所述第三密封齿与所述一级离心叶轮的轮轴之间形成第三密封间隙，所述第二连接法兰的中心开设有供所述转子主轴穿过的第三通孔，所述第三通孔的侧壁上设置有第四密封齿，所述第四密封齿与所述二级离心叶轮的轮轴之间形成第四密封间隙。
12、与现有技术相比较，本专利技术的优点在于：本装置将中间蜗壳、平衡叶轮和散热套结合在一起，有效地解决了传统空气悬浮离心压缩机存在的轴向力失衡和散热问题，提升了压缩机的性能、稳定性与可靠性。
13、具体而言，在设计中引入中间蜗壳和平衡叶轮，有效缓解了轴向力失衡的问题，中间蜗壳将二级蜗壳与壳体分离，降低了二级叶轮所受的压力差，平衡叶轮同轴连接在转子主轴上并位于中间蜗壳内，它产生的反向轴向力可以抵消一级和二级叶轮产生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空气悬浮离心压缩机，包括壳体、转子主轴、定子、一级蜗壳、二级蜗壳、一级离心叶轮和二级离心叶轮，所述转子主轴可转动设置在所述壳体内，所述转子主轴的两端与所述壳体之间设置有一级轴承座和二级轴承座，所述定子与所述转子主轴同轴分布，且位于所述转子主轴的外侧，所述转子主轴与所述定子之间还存在间隙，所述一级蜗壳与所述一级轴承座相连接，所述二级蜗壳与所述二级轴承座相连接，所述一级离心叶轮和所述二级离心叶轮分别同轴连接在所述转子主轴的左右两端，且所述一级离心叶轮位于所述一级蜗壳内，所述二级离心叶轮位于所述二级蜗壳内，其特征在于：还包括第一连接法兰、第二连接法兰、中间蜗壳、平衡叶轮和散热套，所述第一连接法兰连接在所述一级轴承座与所述一级蜗壳之间，且所述第一连接法兰上设置有用于防止气体泄漏的第一轴封装置，所述中间蜗壳连接在所述二级轴承座与所述第二连接法兰之间，且所述中间蜗壳上开设有排气口，所述第二连接法兰连接在所述二级蜗壳与所述中间蜗壳之间，且所述第二连接法兰上设置有用于防止气体泄漏的第二轴封装置，所述平衡叶轮同轴连接在所述转子主轴上，且位于所述中间蜗壳内，所述平衡叶轮用于平衡所述一级离心叶
2.根据权利要求1所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述散热套的侧壁上设置与所述壳体的内壁相接触的隔环，所述隔环靠近所述定子的绕组末端分布，所述隔环将所述定子与所述壳体之间的空间分隔为第一散热通道和第二散热通道，所述定子的中部和所述定子的绕组前端均位于所述第一散热通道内，所述定子的绕组末端位于所述第二散热通道内，所述进气孔包括多个第一进气孔以及多个第二进气孔，多个所述第一进气孔周向分布在所述壳体的侧壁上，且与所述第一散热通道相连通，多个所述第二进气孔周向分布在所述壳体的侧壁上，且与所述第二散热通道相连通，所述间隙分别与所述第一散热通道和所述排气通道相连通，所述第二散热通道也与所述排气通道相连通。
3.根据权利要求2所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述壳体上还周向均匀开设有多个与所述第一散热通道相连通的第三进气孔，所述第三进气孔布置于远离所述隔环的区域。
4.根据权利要求1所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述散热套的侧壁上均匀设置有多个散热翅片，所述散热翅片沿所述散热套的轴向分布，相邻所述散热翅片之间形成有散热槽。
5.根据权利要求1所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述排气口的数量为多个，且间隔分布在所述中间蜗壳的侧壁上，所述中间蜗壳的侧壁上还设置有用于覆盖所述排气口的面板，所述面板上设置有与所述排气口相连通的出气筒。
6.根据权利要求5所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述中间蜗壳内还设置有轮盖，所述轮盖与所述转子主轴同轴分布并环绕所述平衡叶轮设置，且所述轮盖上设置有用于连通所述排气口与所述排气通道的中心孔。
7.根据权利要求1所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述第一连接法兰与所述转子主轴同轴设置，且所述第一连接法兰上设置有第一凹陷，所述一级离心叶轮的盘体部分位于所述第一凹陷内，所述第二连接法兰与所述转子主轴同轴设置，且所述第二连接法兰上设置有第二凹陷，所述二级离心叶轮的盘体部分位于所述第二凹陷内。
8.根据权利要求7所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述一级轴承座和所述二级轴承座与所述转子主轴之间分别设有径向空气轴承，所述转子主轴上还设置有止推盘，所述止推盘位于所述第一连接法兰与一级轴承座之间，所述止推盘的左右两侧还分别设置有止推空气轴承，所述第一连接法兰上开设有第一安装槽，左侧所述止推空气轴承安装在所述第一安装槽内，所述一级轴承座内开设有第二安装槽，右侧所述止推空气轴承安装在所述第二安装槽内。
9.根据权利要求8所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述第一连接法兰的中心开设有供所述转子主轴穿过的第一通孔，所述第一安装槽中呈辐射状开设有多条与所述第一通孔相连通的第一导气槽，所述一级轴承座的中心开设有供所述转子主轴穿过的第二通孔，所述第二安装槽中呈辐射状开设有多条与所述第二通孔相连通的第二导气槽。
10.根据权利要求9所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述第一轴封装置包括第一密封齿，所述第一密封齿设置在所述第一凹陷的侧壁上，所述第一密封齿与所述一级离心叶轮的盘体之间形成第一密封间隙，所述第二轴封装置包括第二密封齿，所述第二密封齿设置在所述第二凹陷的侧壁上，所述第二密...
【技术特征摘要】
1.一种空气悬浮离心压缩机，包括壳体、转子主轴、定子、一级蜗壳、二级蜗壳、一级离心叶轮和二级离心叶轮，所述转子主轴可转动设置在所述壳体内，所述转子主轴的两端与所述壳体之间设置有一级轴承座和二级轴承座，所述定子与所述转子主轴同轴分布，且位于所述转子主轴的外侧，所述转子主轴与所述定子之间还存在间隙，所述一级蜗壳与所述一级轴承座相连接，所述二级蜗壳与所述二级轴承座相连接，所述一级离心叶轮和所述二级离心叶轮分别同轴连接在所述转子主轴的左右两端，且所述一级离心叶轮位于所述一级蜗壳内，所述二级离心叶轮位于所述二级蜗壳内，其特征在于：还包括第一连接法兰、第二连接法兰、中间蜗壳、平衡叶轮和散热套，所述第一连接法兰连接在所述一级轴承座与所述一级蜗壳之间，且所述第一连接法兰上设置有用于防止气体泄漏的第一轴封装置，所述中间蜗壳连接在所述二级轴承座与所述第二连接法兰之间，且所述中间蜗壳上开设有排气口，所述第二连接法兰连接在所述二级蜗壳与所述中间蜗壳之间，且所述第二连接法兰上设置有用于防止气体泄漏的第二轴封装置，所述平衡叶轮同轴连接在所述转子主轴上，且位于所述中间蜗壳内，所述平衡叶轮用于平衡所述一级离心叶轮和所述二级离心叶轮产生的轴向力，所述散热套套设在所述定子上，且所述散热套与所述壳体的内壁之间存在距离，所述壳体的侧壁上开设有多个进气孔，所述二级轴承座上开设有用于连通所述间隙和所述排气口的排气通道。
2.根据权利要求1所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述散热套的侧壁上设置与所述壳体的内壁相接触的隔环，所述隔环靠近所述定子的绕组末端分布，所述隔环将所述定子与所述壳体之间的空间分隔为第一散热通道和第二散热通道，所述定子的中部和所述定子的绕组前端均位于所述第一散热通道内，所述定子的绕组末端位于所述第二散热通道内，所述进气孔包括多个第一进气孔以及多个第二进气孔，多个所述第一进气孔周向分布在所述壳体的侧壁上，且与所述第一散热通道相连通，多个所述第二进气孔周向分布在所述壳体的侧壁上，且与所述第二散热通道相连通，所述间隙分别与所述第一散热通道和所述排气通道相连通，所述第二散热通道也与所述排气通道相连通。
3.根据权利要求2所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述壳体上还周向均匀开设有多个与所述第一散热通道相连通的第三进气孔，所述第三进气孔布置于远离所述隔环的区域。
4.根据权利要求1所述的一种空气悬浮离心压缩机，其特征在于：所述散热套的侧壁上均匀设置有多个散热翅片，所述散热翅片沿所述散热套的轴向分布...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓东，李忠，侯安平，胡斌，倪奇峰，
申请(专利权)人：宁波虎渡能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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