转轴组件及压缩机 |
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| 申请号 | CN202410100476.6 | 申请日 | 2024-01-24 | 公开(公告)号 | CN117869376A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 珠海格力电器股份有限公司; | 发明人 | 钟瑞兴; 蒋楠; 刘华; 张治平; 代梦伟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 转轴 组件及 压缩机 。转轴组件包括转轴； 隔热 结构，所述隔热结构套设于所述转轴上； 轴承 ，所述轴承套设于所述隔热结构上。本发明提供的转轴组件及压缩机，通过在转轴上设置隔热结构，并使轴承套设在隔热结构上，转轴上的工作部件在工作时，其产生的热量以及吸入气体的热量沿转轴传递至轴承处时，隔热结构能够避免热量传递至轴承上，从而有效的降低了轴承的 温度 升高，保证轴承能够在适宜的温度中进行工作，使得转轴组件及压缩机均能够正常工作，保证了压缩机的工作可靠性，同时压缩机也可以实现更高的排气温度和排气压 力 ，对于开发高温升、高压比的 热 泵 压缩机及热泵机组具有重要意义。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种转轴组件，其特征在于：包括： |
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| 说明书全文 | 转轴组件及压缩机技术领域[0001] 本发明涉及压缩设备技术领域，特别是一种转轴组件及压缩机。 背景技术[0002] 现有的离心压缩机电机转轴多为一体成型结构，其材质为高强度的合金钢，而叶轮定位轴肩以及复合轴承处无隔热材质，且复合轴承轴向承载巴氏合金面直接与转轴定位接触，在高吸气温度、叶轮做功的情况下，导致叶轮整体温度较高，此时复合轴承所在位置的温度也会随着吸气温度和叶轮做功的作用而逐渐升高，同时导热系数高的叶轮轴肩、转轴，也会由于轴承与转轴的直接接触而造成复合轴承的温度进一步提高，复合轴承的温度的升高会造成复合轴承无法进行正常工作，从而造成转轴组件的可靠性无法得不到有效保证，严重影响压缩机工作效率及工作可靠性。 发明内容[0003] 为了解决现有技术中压缩机的吸气温度以及叶轮做功的温度能够传递至轴承处而造成轴承失效、压缩机无法可靠工作的技术问题，而提供一种在转轴和轴承之间设置隔热结构以降低热量直接通过转轴传递至轴承而造成轴承失效的转轴组件及压缩机。 [0004] 本发明提供一种转轴组件，包括： [0005] 转轴； [0006] 隔热结构，所述隔热结构套设于所述转轴上； [0007] 轴承，所述轴承套设于所述隔热结构上。 [0008] 所述隔热结构包括至少两个同轴设置的隔热环，所有所述隔热环依次套设于所述转轴上，所述轴承套设于最外侧的所述隔热环上，且沿所述轴承至所述转轴的方向，所述隔热环的导热率逐渐减小。 [0009] 所述隔热环包括真空环，所述真空环位于所述隔热结构的最内层，且所述真空环与所述转轴贴合设置。 [0010] 所述隔热环的数量为两个，两个所述隔热环包括真空环和外隔热环，所述外隔热环套设于所述真空环上，且所述真空环的厚度B1大于所述外隔热环的厚度B2。 [0011] 所述转轴组件还包括工作部件和液冷结构，所述工作部件套设于所述转轴上，且所述工作部件位于所述轴承的一侧，所述液冷结构环绕于所述转轴的外周，且所述液冷结构位于所述工作部件和所述轴承之间，所述液冷结构能够为所述转轴供给冷却介质。 [0012] 所述液冷结构还包括液冷环，所述液冷环环绕于所述转轴的外周，且所述液冷环上设置有液冷通道，所述液冷通道在所述液冷环的内壁上形成液冷出口，且所述液冷通道与冷媒供给机构和/或供油结构连通。 [0013] 所述转轴组件还包括轴承座，所述轴承设置于所述轴承座上，且所述轴承座上设置有第一供油通道，所述轴承通过所述第一供油通道与所述供油结构连通，所述液冷通道与所述第一供油通道连通。 [0014] 所述液冷结构还包括连通环，所述连通环环绕于所述转轴的外周，且所述液冷环通过所述连通环设置于所述轴承座上，所述连通环上形成第二供油通道，所述液冷通道通过所述第二供油通道与所述第一供油通道连通。 [0015] 所述第二供油通道上设置有流量调节机构；或，所述液冷通道上设置有流量调节机构；或，所述第二供油通道和所述液冷通道的连通位置处设置有流量调节机构。 [0016] 所述液冷通道的流通面积D2小于所述第一供油通道的流通面积D1。 [0017] 所述液冷结构上设置有至少一个回油通道，所述回油通道的流通面积之和大于所述液冷通道的流通面积。 [0018] 所述液冷环与所述转轴之间具有过油间隙；和/或，所述液冷环靠近所述轴承的部分与所述转轴之间设置有第一密封结构。 [0019] 所述转轴组件还包括壳体，部分所述壳体位于所述工作部件和所述液冷环之间，且所述壳体和所述液冷环共同围成液冷腔，所述液冷通道与所述冷媒供给机构和/或供油结构连通。 [0020] 所述壳体与所述转轴之间设置有第二密封结构，所述液冷环靠近所述轴承的部分与所述转轴之间设置有第三密封结构。 [0021] 所述转轴组件还包括用于对所述工作部件进行定位的定位轴肩，所述定位轴肩套设于所述转轴上，且所述壳体、所述定位轴肩和所述液冷环共同围成所述液冷腔，所述第二密封结构设置于所述壳体和所述定位轴肩之间。 [0022] 所述液冷环的数量为两个，两个所述液冷环包括第一液冷环和第二液冷环，所述第一液冷环和所述第二液冷环均环绕于所述转轴的外周，且所述第一液冷环设置于所述第二液冷环和所述工作部件之间，所述第一液冷环上的所述液冷通道与所述冷媒供给机构连通，所述第二液冷环与所述供油结构和/或所述冷媒供给机构连通。 [0023] 所述转轴组件还包括壳体和轴承座，部分所述壳体位于所述工作部件和所述第一液冷环之间，且所述壳体和所述第一液冷环共同围成液冷腔，所述第一液冷环的所述液冷通道与所述冷媒供给机构连通，所述轴承设置于所述轴承座上，且所述轴承座上设置有第一供油通道，所述轴承通过所述第一供油通道与所述供油结构连通，所述第二液冷环上的所述液冷通道与所述第一供油通道连通。 [0024] 所述转轴组件还包括用于对所述工作部件进行定位的定位轴肩，所述定位轴肩套设于所述转轴上，且所述定位轴肩位于所述工作部件和所述液冷结构之间。 [0025] 所述定位轴肩的导热率低于所述转轴的导热率。 [0026] 所述定位轴肩的宽度L1与所述定位轴肩所安装的所述转轴部分的直径D3的关系为：0.6≤L1/D3≤0.7。 [0027] 所述转轴组件还包括第四密封结构，所述第四密封结构设置于所述轴承远离所述工作部件的一侧，且所述轴承与所述定位轴肩之间的轴向间距L2与所述轴承与所述第四密封结构之间的轴向间距L3的关系为：1.5≤L2/L3≤2。 [0028] 所述液冷结构与所述定位轴肩之间具有第一避让间距；和/或，所述液冷结构与所述轴承之间具有第二避让间距。 [0029] 所述定位轴肩上形成有凹槽结构，所述凹槽结构的开口朝向所述液冷结构，且所述冷却介质能够通过所述开口进入和流出所述凹槽结构。 [0031] 当所述隔热结构的端部与所述定位轴肩间隙配合时，所述凹槽结构具有靠近所述转轴的内侧壁，所述内侧壁所对应的直径D4小于或等于所述隔热结构的外径D5。 [0032] 一种压缩机，包括上述的转轴组件。 [0033] 本发明提供的转轴组件及压缩机，通过在转轴上设置隔热结构，并使轴承套设在隔热结构上，转轴上的工作部件在工作时，其产生的热量以及吸入气体的热量沿转轴传递至轴承处时，隔热结构能够避免热量传递至轴承上，从而有效的降低了轴承的温度升高，保证轴承能够在适宜的温度中进行工作，使得转轴组件及压缩机均能够正常工作，保证了压缩机的工作可靠性，同时压缩机也可以实现更高的排气温度和排气压力，对于开发高温升、高压比的热泵压缩机及热泵机组具有重要意义。附图说明 [0034] 图1为本发明实施例提供的转轴组件的结构示意图； [0035] 图2为本发明实施例提供的转轴组件的图1所对应的实施例的局部示意图； [0036] 图3为本发明实施例提供的转轴组件的图1所对应的实施例的另一实施方式的局部示意图； [0037] 图4为本发明实施例提供的转轴组件的另一结构示意图； [0038] 图5为本发明实施例提供的转轴组件的图4所对应的实施例的局部示意图； [0039] 图6为本发明实施例提供的转轴组件的另一结构示意图； [0040] 图7为本发明实施例提供的转轴组件的图6所对应的实施例的局部示意图； [0041] 图8为本发明实施例提供的转轴组件的另一结构示意图； [0042] 图9为本发明实施例提供的定位轴肩上的凹槽结构的结构示意图； [0043] 图10为本发明实施例提供的转轴组件的实验数据曲线图； [0044] 图中： [0045] 1、转轴；2、轴承；31、真空环；32、外隔热环；4、工作部件；5、液冷结构；6、轴承座；61、第一供油通道；51、第二供油通道；52、液冷通道；53、连通环；55、第一密封结构；56、回油孔；7、定位轴肩；8、第四密封结构；9、壳体；101、第二密封结构；102、第三密封结构；57、第一液冷环；58、第二液冷环；71、凹槽结构；72、外侧壁；73、底壁；74、内侧壁。 具体实施方式[0046] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。 [0047] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。 [0048] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。 [0049] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语"上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0050] 此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0051] 我国各类工业生产过程中余热温度分布范围较广，其中60％以上的工业余热分布在100℃以下，余热温度主要集中在30～60℃，若能对该温度区间的余热进行高效化提升，将回收后的余热应用于我国北方地区冬季供暖或是工业生产过程中的工艺用热60～120℃的热量需求，是实现节能减排的有效途径。目前中温热泵(MTHP)尽管应用较为广泛，但是现有技术条件下的中温热泵的供热体量较小，难以满足大型集中供热需求，并且针对温升为30K的应用条件，国内家用和商用机组的能效普遍较低。因此，基于我国广泛分布的30～60℃余热资源而需要面向建筑供暖及工业生产过程所需的60～120℃热量供给，需要对热泵技术进行发展，特别是开展大容量、高能效比及热负荷适应性强的压缩式热泵技术的研究及应用，来有效提高余热利用效率，推动超高效热泵产品在工业余热回收、集中供暖等领域的广泛使用，减少能源消耗及废热排放，有效提高我国一次能源利用率，对于实现节能减排的战略目标具有重要的意义。 [0052] 然而现有的离心压缩机电机转轴多为一体成型结构，其材质为高强度的合金钢，而叶轮定位轴肩以及复合轴承处无隔热材质，且复合轴承轴向承载巴氏合金面直接与转轴定位接触，在高吸气温度、叶轮做功的情况下，导致叶轮整体温度较高，此时复合轴承所在位置的温度也会随着吸气温度和叶轮做功的作用而逐渐升高，同时导热系数高的叶轮轴肩、转轴，也会由于轴承与转轴的直接接触而造成复合轴承的温度进一步提高，复合轴承的温度的升高会造成复合轴承无法进行正常工作，从而造成转轴组件的可靠性无法得不到有效保证，严重影响压缩机工作效率及工作可靠性。 [0053] 为此，本申请提供了一种如图1至图10所示的转轴组件，包括：转轴1；隔热结构，所述隔热结构套设于所述转轴1上；轴承2，所述轴承2套设于所述隔热结构上。通过在转轴1上设置隔热结构，并使轴承2套设在隔热结构上，转轴1上的工作部件在工作时，其产生的热量以及吸入气体的热量沿转轴1传递至轴承2处时，隔热结构能够避免热量传递至轴承2上，从而有效的降低了轴承2的温度升高，保证轴承2能够在适宜的温度中进行工作，使得转轴组件及压缩机均能够正常工作，保证了压缩机的工作可靠性，同时压缩机也可以实现更高的排气温度和排气压力，可以有效的对30‑60℃的余热进行利用，对于开发高温升、高压比的热泵压缩机及热泵机组具有重要意义。 [0054] 轴承2的截面为环形，为了保证对转轴1的热量的完全隔离，所述隔热结构包括至少两个同轴设置的隔热环，所有所述隔热环依次套设于所述转轴1上，所述轴承2套设于最外侧的所述隔热环上，且沿所述轴承2至所述转轴1的方向，所述隔热环的导热率逐渐减小。也即利用多个隔热环在转轴1和轴承2之间形成多层环形的隔热层，使得热量只能依次通过多个隔热环才能够到达轴承2处，由于多个隔热层的设置，使得热量由转轴1传递至轴承2的难度增加，从而可以达到降低传递至轴承2处热量的目的，并且为了进一步的将热量隔离在转轴1上，使得最靠近轴承2的隔热环的导热率最低，从而最大限度的降低热量传递至隔热结构内的能力，然后在通过剩余的隔热层进一步的对热量进行隔离，使得对轴承2的隔热效果达到最大，有效的保证轴承2的工作可靠性，进一步的提高转轴组件及压缩机的可靠性。 优选的，处于最内层的隔热环与转轴1过盈配合，同样的相邻两个的隔热环中，外层的隔热环与内层的隔热环同样采用过盈配合的方式进行安装，保证所有隔热环与转轴1的固定可靠性。 [0055] 其中，所述隔热环包括真空环31，所述真空环31位于所述隔热结构的最内层，且所述真空环31与所述转轴1贴合设置。利用真空环31在转轴1的外壁上形成真空层，利用真空降低转轴1与隔热结构之间的接触热传递，最大限度的降低热量传递至隔热结构内的能力，然后在通过剩余的隔热层进一步的对热量进行隔离，使得对轴承2的隔热效果达到最大，同时其他的隔热环则能够对转轴1的辐射传热进行阻挡，从多方面实现对热量传递的阻碍，有效的降低了轴承2的温度升高的可能性，保证轴承2工作的可靠性。其中，真空环31的结构可以为中部形成中空腔体的环状结构，也可以为隔热结构与转轴1之间相互配合形成的真空腔。所述真空环31也可以采用低导热率的金属材料或非金属材料，对于金属材料，可选用常用的不锈钢；非金属材料可以选取环氧布板或通过向真空环中注入液体介质进行固化。 [0056] 作为一种实施方式，所述隔热环的数量为两个，两个所述隔热环包括真空环31和外隔热环32，所述外隔热环32套设于所述真空环31上，利用真空环31的厚度尽可能的阻挡热量通过接触传递的方式传递到轴承2上，同时外隔热环32也能够对转轴1产生的热辐射进行阻挡，达到了降低了轴承2的温度升高的可能性，保证轴承2工作的可靠性的目的，同时所述真空环31的厚度B1大于所述外隔热环32的厚度B2，保证轴承2对转轴1的支撑力能够顺利的通过隔热结构进行传递，从而保证了转轴1可以进行可靠地转动，同时保证了转轴组件的承载要求。其中，隔热结构的厚度(所有隔热环的厚度之和)的数值范围为2mm至20mm，当隔热结构的厚度过大时，会造成转轴组件的重量增加，转轴1的临界转速降低，使得压缩机的工作效率降低，而当隔热结构的厚度过小时，会造成隔热结构的隔热效果降低，同时隔热结构的结构强度无法满足要求，同样会影响转轴组件的工作可靠性。其中，外隔热环32的材料可以为不锈钢，不锈钢的导热率相对于转轴1的合金钢的导热率较低，能够很好的降低热量传递至轴承处的能力。 [0057] 所述转轴组件还包括工作部件4和液冷结构5，所述工作部件4套设于所述转轴1上，且所述工作部件4位于所述轴承2的一侧，所述液冷结构5环绕于所述转轴1的外周，且所述液冷结构5位于所述工作部件4和所述轴承2之间，所述液冷结构5能够为所述转轴1供给冷却介质。为了尽可能的减少热量在转轴1上传递至轴承2所在位置，利用液冷结构5直接向转轴1供给冷却介质，冷却介质能够对工作部件4和轴承2之间的转轴1进行降温，从而将转轴1上的热量带走，减少到达隔热结构处的热量，然后在通过隔热结构的隔热效果尽可能少的降低传递至轴承2的热量，降低轴承2温升，从而保证轴承2的可靠性，同时冷却介质还能够降低转轴1的温度，降低转轴1因温度升高而可能产生的形变、应力变化等，保证转轴1的结构可靠性，进一步的提高转轴组件及压缩机的工作可靠性。具体的，所述液冷结构还包括液冷环，所述液冷环环绕于所述转轴的外周，且所述液冷环上设置有液冷通道52，所述液冷通道52在所述液冷环的内壁上形成液冷出口，且所述液冷通道52与冷媒供给机构和/或供油结构连通。利用液冷通道52将温度较低的液态冷媒或润滑油引流至液冷出口，并通过液冷出口流动到液冷环和转轴之间的间隙之间，并进一步的流动到液冷环与相邻结构之间的空间内，从而能够对转轴进行可靠冷却，减少到达隔热结构处的热量，然后在通过隔热结构的隔热效果尽可能少的降低传递至轴承2的热量，降低轴承2温升，从而保证轴承2的可靠性。其中，冷媒供给机构可以为应用转轴组件的压缩机所在的冷媒换热循环，可以将冷媒换热循环中的液态冷媒送至液冷通道52内来对转轴进行冷却，可以实现对转轴的冷却；供油结构可以为用于为轴承供给低温润滑油的供油循环，将低温润滑油送至液冷通道52内对转轴进行冷却，同样可以实现对转轴的冷却。 [0058] 作为一种实施方式，如图2至图5所示，所述转轴组件还包括轴承座6，所述轴承2设置于所述轴承座6上，且所述轴承座6上设置有第一供油通道61，所述轴承2通过所述第一供油通道61与所述供油结构连通，所述液冷通道52与所述第一供油通道61连通。利用第一供油通道61将供油结构供给的低温润滑油送入至转轴组件内，并且主要供给至轴承2处用于对轴承2的润滑降温，同时部分低温润滑油能够通过液冷通道52输送至工作部件4和轴承2之间的转轴1上，利用低温润滑油的低温来实现对转轴1的热量带走，降低传递至隔热结构处的热量，保证轴承2的温度处于预设温度区间内。 [0059] 为了方便将低温润滑油输送至液冷通道52内，所述液冷结构5还包括连通环53，所述连通环53环绕于所述转轴1的外周，且所述液冷环通过所述连通环53设置于所述轴承座6上，所述连通环53上形成有所述第二供油通道51，所述液冷通道52通过所述第二供油通道51与所述第一供油通道61连通，通过设置连通环53，即能够实现对液冷环的固定，保证液冷环的结构可靠，也能够保证低温润滑油能够顺利的依次通过第二供油通道51和液冷通道52的作用下流动到转轴1上以对转轴1进行冷却。连通环53位于液冷环朝向轴承座6的端面上，并且连通环53的一端与轴承座6连通，另一端与液冷环连通，由于连通环53将液冷环和轴承座6之间的空间进行隔断，同时轴承2设置在轴承座6上，连通环53、液冷环以及轴承座6的结构相当于将工作部件4和轴承2分隔在两个不同的空间内，使得热量在通过工作部件4和轴承2之间的空间进行传递时会被隔断，达到减少了传递至轴承2处的热量的目的，进一步的保证轴承2的工作可靠性。如图2所示，连通环53上的第二供油通道51与液冷环上的液冷通道52呈夹角(如图中所示为90°)形式设置，其中连通环53与液冷环可以为一体结构，在加工第二供油通道51和液冷通道52时，可以从连通环53的端面向液冷环方向开孔来形成第二供油通道51，从液冷环的外壁向液冷环的内壁开孔来形成液冷通道52，并使两个通孔相互连通即可， [0060] 更进一步地，如图2所示，所述第二供油通道51上设置有流量调节机构；利用流量调节机构对第二供油通道51和液冷通道52内的流量进行调节，即能够保证轴承2处的润滑油供给，还能够通过流量调节机构的调节实现对转轴1温度的控制，避免到达转轴1上的低温润滑油流量过多而造成转轴1温度低的问题，进一步的保证转轴1的工作可靠性。其中流量调节结构为节流孔塞，例如，位于图2中第二供油通道51在连通环53的端面处的孔塞结构。 [0061] 在图中未示出的实施方式中，所述第二供油通道51和所述液冷通道52的连通位置处设置有流量调节机构；或，所述液冷通道52上设置有流量调节机构，也即通过在第一供油通道61和液冷出口之间根据需要设置流量调节机构来对液冷出口处的低温润滑油的流量进行控制，即能够保证低温润滑油对轴承2的润滑可靠，也能够实现对转轴1的冷却程度可控以保证转轴1的工作可靠的目的。 [0062] 为了保证对轴承2的润滑可靠，所述液冷通道52的流通面积D2小于所述第一供油通道61的流通面积D1。利用流通面积的减小，降低流入第二供油通道51内的低温润滑油的流量，使得第一供油通道61内供给的低温润滑油能够优先供给至轴承2处，保证轴承2的工作可靠。 [0063] 同时，为了保证对转轴1进行降温的低温润滑油能够顺利的流出转轴组件而被冷却，所述液冷结构5上设置有至少一个回油通道，所述回油通道的流通面积之和大于所述第二供油通道51的流通面积，此时所有回油通道能够保证对第二供油通道51供给的低温润滑油进行完全的排出，避免润滑油在液冷结构5与转轴1所围成的空间内存储而回油困难，也能够避免润滑油在与转轴1换热后无法排出而造成无法对转轴1进行降温的问题，保证对转轴1的冷却可靠以及保证轴承2处的供油可靠。优选的，回油通道在液冷结构朝向转轴的内壁上形成多个回油孔56，回油孔56的数量为4至6个，并且所有回油孔56均匀分布在转轴1轴线所在的水平面的下方，从而保证回油可靠。 [0064] 由于液冷结构5需要与轴承座6进行连通而供给低温润滑油，使得液冷结构5也为静止的结构，而转轴1为转动的运动结构，为此，所述液冷结构5与所述转轴1之间具有过油间隙，利用过油间隙保证液冷结构5和转轴1之间能够进行相对的运动而不会产生干涉，同时过油间隙还能够保证液冷结构5供给的低温润滑油能够可靠地流动到转轴1上以及在转轴1上吸热后流动到回油通道处进行排出，保证液冷结构5对转轴1的冷却可靠性。其中，过油间隙的数值范围为0.5mm至1mm，过油间隙的数值过大时，液冷结构5供给的低温润滑油会大量的通过此过油间隙流动而不会流经转轴1，无法将转轴1上的热量带走，造成对转轴1的冷却效率低的问题，而过油间隙过小时，低温润滑油无法顺利的流动到回油通道处而会积存在过油间隙内，同样无法将转轴1上的热量带走，还会造成润滑油无法排出而造成轴承2的供油量无法保证的问题。 [0065] 为了避免液冷结构5送入的低温润滑油与转轴1换热后向轴承2方向流动，所述液冷结构5靠近所述轴承2的部分与所述转轴1之间设置有第一密封结构55。利用第一密封结构55对与转轴1换热的润滑油的流动路径进行限制，即能够避免吸热后的润滑油流动到轴承2处而造成轴承2的温升，还能够保证润滑油能够按照预设的路径流动到回油通道处进行排出，保证液冷结构5的回油可靠。 [0066] 如图2所示，液冷结构5所对应的转轴1部分上同样覆盖有隔热结构，此时液冷结构5的低温润滑油不仅仅能够对转轴1进行冷却，还能够将隔热结构上的部分热量进行吸收，进一步的降低传递至轴承2处的热量，降低轴承2的温升，保证轴承2的工作可靠性。 [0067] 如图3所示，液冷结构5所对应的转轴1部分上不设置隔热结构，此时液冷结构5能够直接对转轴1进行冷却，降低隔热结构所对应的转轴1部分的温度，进一步的降低传递至轴承2处的热量，降低轴承2的温升，保证轴承2的工作可靠性。 [0068] 作为另一种实施方式，如图6和图7所示，所述转轴组件还包括壳体9，部分所述壳体9位于所述工作部件4和所述液冷环之间，且所述壳体9和所述液冷环共同围成液冷腔，所述液冷通道52与所述冷媒供给机构和/或供油结构连通。与上一实施方式不同之处在于，本实施例将液冷环与壳体9进行连接并围成液冷腔，此时液冷环直接固定在壳体9上，并且液冷环中的液冷通道52直接与外部的冷媒供给机构和/或供油结构连通，在保证对转轴进行可靠冷却的前提下，避免了液冷通道52与轴承之间存在结构接触，进一步降低了热量的传递。同时，在转轴组件进行工作时，转轴1带动工作部件4进行转动，从而利用工作部件4对对应的流体进行做功，在此过程中，流动至工作部件4的流体以及工作部件4在转动做功的过程中不仅仅会造成转轴1的温度升高，还会造成转轴组件所在环境的温度增加，也就是说，工作部件4处的热量不仅仅会通过转轴1进行传递，还会通过转轴组件所在环境进行扩散传递，此时由于壳体9和液冷环共同围成了液冷腔，从而能够在工作部件4和轴承2之间形成一个用于隔绝热量的腔室，工作部件4处产生的热量无法通过液冷腔而继续向轴承2处进行传递，进一步的避免了轴承2的温度升高，保证了轴承2的工作可靠性。 [0069] 由于工作部件4处存在高温高压的流体，而壳体9与转轴之间需要进行相对转动，使得壳体9与转轴之间必然存在避让间隙，同时液冷通道52内的压力远低于工作部件4处的流体压力，使得工作部件4处的流体能够在压力的作用下向液冷腔内流动，为此，所述壳体9与所述转轴1之间设置有第二密封结构101，利用第二密封结构101保证液冷腔与工作部件4所在空间的相对密封，即能够保证工作部件4的工作效率，也能够保证液冷腔对转轴的冷却可靠性。同时，由于液冷环与转轴之间存在相对转动，使得液冷环与转轴之间也必然存在避让间隙，在液冷腔内冷却介质在吸收转轴的热量后会通过此避让间隙向轴承2处流动，仍然会影响轴承2的温度，例如液冷通道52将低温液态冷媒送至转轴处时，低温液态冷媒在吸收转轴的热量后会气化，此时气化后的冷媒则可能通过液冷环和转轴的避让间隙而向轴承2方向流动，此时气化后的冷媒的温度会影响轴承2的温度，为此，所述液冷环靠近所述轴承的部分与所述转轴1之间设置有第三密封结构102，利用第三密封结构102限制液冷腔内的冷却介质不会向轴承2处流动，进一步降低了轴承2的温升，提高了轴承2的可靠性。 [0070] 所述转轴组件还包括用于对所述工作部件4进行定位的定位轴肩7，所述定位轴肩7套设于所述转轴1上，且所述壳体9、所述定位轴肩7和所述液冷环共同围成所述液冷腔，所述第二密封结构101设置于所述壳体9和所述定位轴肩之间。也即定位轴肩7与转轴1分体设置，能够在保证对工作部件4进行可靠定位的基础上，还能够通过更换定位轴肩7来对工作部件4的位置进行调节，使得转轴组件能够适配不同的工作部件4以及进行不同的工作模式，提高转轴组件的适用性，而且由于定位轴肩7与转轴1分体设置，使得定位轴肩7与转轴1之间的热量的传递效率降低，此时定位轴肩7同样可以减少热量向轴承2传递的能力，进一步的降低传递至轴承2处的热量，降低轴承2的温升，保证轴承2的工作可靠性。壳体9环绕在定位轴肩7的外周上，并在壳体9和定位轴肩7之间设置第二密封结构101以保证液冷腔的密封效果，进而避免工作部件4处的流体能够在压力的作用下向液冷腔内流动。 [0071] 为了保证冷却介质(冷媒或润滑油)能够顺利的流出液冷腔，液冷环上还设置有回液通道，回液通道能够根据冷却介质的选择而与冷媒换热循环或润滑油冷却结构进行连通，保证对转轴1完成冷却的冷却介质能够顺利的排出，避免冷却介质始终储存在液冷腔内而造成对转轴1的冷却效果降低的问题。 [0072] 作为另一实施方式，如图8所示，所述液冷环的数量为两个，两个所述液冷环包括第一液冷环57和第二液冷环58，所述第一液冷环57和所述第二液冷环58均环绕于所述转轴的外周，且所述第一液冷环57设置于所述第二液冷环58和所述工作部件4之间，所述第一液冷环57上的所述液冷通道52与所述冷媒供给机构连通，所述第二液冷环58与所述供油结构和/或所述冷媒供给机构连通。利用第一液冷环57和第二液冷环58在工作部件4和轴承2之间形成了两层冷却隔热结构，最大限度的对工作部件4和轴承2之间的转轴1进行冷却，也能够最大限度的将工作部件4和轴承2之间的热量传递进行隔绝，从而保证轴承2的工作可靠性。其中第一液冷环57则利用其上的液冷通道52送入的低温液态冷媒来对转轴1进行一级冷却，而第二液冷环58则可以选择低温液态冷媒或低温润滑油来对转轴1进行二级冷却，充分的降低轴承2处的转轴1部分的温度，最大限度的降低轴承2的温升，提高轴承2的工作可靠性。 [0073] 同样的，所述转轴组件还包括壳体9和轴承座6，部分所述壳体9位于所述工作部件4和所述第一液冷环57之间，且所述壳体9和所述第一液冷环57共同围成液冷腔，所述第一液冷环57的所述液冷通道52与所述冷媒供给机构连通，所述轴承2设置于所述轴承座6上，且所述轴承座6上设置有第一供油通道61，所述轴承2通过所述第一供油通道61与所述供油结构连通，所述第二液冷环58上的所述液冷通道52与所述第一供油通道61连通。利用第一供油通道61将供油结构供给的低温润滑油送入至转轴组件内，并且主要供给至轴承2处用于对轴承2的润滑降温，同时部分低温润滑油能够通过液冷通道52输送至工作部件4和轴承 2之间的转轴1上，利用低温润滑油的低温来实现对转轴1的热量带走，降低传递至隔热结构处的热量，保证轴承2的温度处于预设温度区间内，同时第一液冷环57直接固定在壳体9上，并且第一液冷环57中的液冷通道52直接与外部的冷媒供给机构连通，在保证对转轴进行可靠冷却的前提下，避免了液冷通道52与轴承之间存在结构接触，进一步降低了热量的传递。 同时，在转轴组件进行工作时，转轴1带动工作部件4进行转动，从而利用工作部件4对对应的流体进行做功，在此过程中，流动至工作部件4的流体以及工作部件4在转动做功的过程中不仅仅会造成转轴1的温度升高，还会造成转轴组件所在环境的温度增加，也就是说，工作部件4处的热量不仅仅会通过转轴1进行传递，还会通过转轴组件所在环境进行扩散传递，此时由于壳体9和第一液冷环57共同围成了液冷腔，从而能够在工作部件4和轴承2之间形成一个用于隔绝热量的腔室，工作部件4处产生的热量无法通过液冷腔而继续向轴承2处进行传递，进一步的避免了轴承2的温度升高，保证了轴承2的工作可靠性。 [0074] 具体的，以第一液冷环57的液冷通道52与冷媒供给机构连通，第二液冷环58的液冷通道52与供油结构为例，此时冷媒供给机构的冷媒能够通过第一液冷环57的液冷通道52流动至转轴1处，冷媒蒸发为气体吸热而对转轴1进行冷却，然后通过第一液冷环57上的回液通道流出，形成冷媒冷却循环，而供油结构的低温润滑油能够通过第二液冷环58的液冷通道52流动至转轴1处，低温润滑油吸热而对转轴1进行冷却，然后通过第二液冷环58上的回液通道流出，形成润滑油冷却循环。其中，冷媒供给机构提供的冷媒可以为冷凝器高压冷媒或经过过冷后冷媒，冷媒完成冷却后通过回液通道回流至蒸发器或叶轮进口侧。 [0075] 所述转轴组件还包括用于对所述工作部件4进行定位的定位轴肩7，所述定位轴肩7套设于所述转轴1上，且所述定位轴肩7位于所述工作部件4和所述液冷结构5之间，也即定位轴肩7与转轴1分体设置，能够在保证对工作部件4进行可靠定位的基础上，还能够通过更换定位轴肩7来对工作部件4的位置进行调节，使得转轴组件能够适配不同的工作部件4以及进行不同的工作模式，提高转轴组件的适用性，而且由于定位轴肩7与转轴1分体设置，使得定位轴肩7与转轴1之间的热量的传递效率降低，此时定位轴肩7同样可以减少热量向轴承2传递的能力，进一步的降低传递至轴承2处的热量，降低轴承2的温升，保证轴承2的工作可靠性。更进一步地，所述定位轴肩7的导热率低于所述转轴1的导热率。进一步的降低热量通过定位轴肩7进行传递，从而降低传递至轴承2处的热量，保证轴承2的工作可靠性。优选的，定位轴肩7的材料为不锈钢，不锈钢的导热率远低于转轴1的合金钢的导热率，从而实现降低定位轴肩7的热量传递的目的。 [0076] 所述定位轴肩7的宽度L1与所述定位轴肩7所安装的所述转轴1部分的直径D3的关系为：0.6≤L1/D3≤0.7。当定位轴肩7的宽度L1较大时，此时转轴1的长度需要增加，造成转轴组件的悬臂长度增加，转轴1的临界转速降低，转轴组件的工作可靠性及工作效率降低、空间占用增加，而当定位轴肩7的宽度较小时，即会导致定位轴肩7的结构强度无法达到预设要求，还会导致定位轴肩7的隔热效果降低，工作部件4的热量通过定位轴肩7进行辐射的能力增加，仍然会造成到达轴承2处的热量增加，影响轴承2的工作可靠性。只有当定位轴肩7的宽度L1与所述定位轴肩7所安装的所述转轴1部分的直径D3的关系为：0.6≤L1/D3≤0.7时，才能够保证转轴组件的悬臂长度处于合理范围，临界转速能够可靠提升，同时也能够有效的优化定位轴肩7的隔热效率，进一步的一步的降低传递至轴承2处的热量，降低轴承2的温升，保证轴承2的工作可靠性。优选的，L1的数值范围为52mm至60mm。 [0077] 同样的，所述液冷结构5与所述定位轴肩7之间具有第一避让间距，利用第一避让间距使液冷结构5送入的冷却介质尽可能多的覆盖转轴1的轴向长度，从而提高对转轴1的冷却效果，也能够保证冷却介质能够顺畅的流动到液冷结构5的回液通道处进行排出，保证润滑油在液冷结构5内的流动可靠性。 [0078] 其中转轴1为阶梯轴结构，定位轴肩7的一端与工作部件4进行抵接，而另一端则与阶梯轴的对应端面进行抵接，从而保证定位轴肩7、工作部件4的定位可靠，其中，定位轴肩7与转轴1过盈配合。 [0079] 为了实现对转轴1转动的驱动，在转轴1上还需要设置转子等结构，轴承2则需要设置在转子和工作部件4之间进行支撑，而为了避免轴承2处的润滑油流动到转子处，所述转轴组件还包括第四密封结构8，所述第四密封结构8设置于所述轴承2远离所述工作部件4的一侧，第四密封结构8能够将润滑油限制在轴承2的安装区域内，保证轴承2的工作可靠，且所述轴承2与所述定位轴肩7之间的轴向间距L2与所述轴承2与所述第四密封结构8之间的轴向间距L3的关系为：1.5≤L2/L3≤2。当所述轴承2与所述定位轴肩7之间的轴向间距L2的数值过小时，工作部件4处辐射的热量过多，仍然会造成轴承2的温度升高的问题，而当所述轴承2与所述定位轴肩7之间的轴向间距L2过大时，会造成转轴组件的悬臂尺寸增加，临界转速降低的问题；同样的，当轴承2与所述第四密封结构8之间的轴向间距L3过小时，轴承2处所能够存储的低温润滑油的量较少，使得轴承2的润滑效果变差，而当轴承2与所述第四密封结构8之间的轴向间距L3过大时，存储在轴承2处的润滑油过多，回油能力变差，同时仍然会转轴组件的悬臂增加，导致转轴组件的临界转速降低，影响压缩机的工作效率。而当液冷通道52的冷却介质为冷媒时，由于冷媒能够通过相变气化而拥有较高的冷却效果，此时L2可以更短一些，可以在40mm至52mm。 [0080] 所述液冷结构5与所述轴承2之间具有第二避让间距，同样的，当第二避让间距过小时，轴承2处所能够存储的低温润滑油的量较少，使得轴承2的润滑效果变差，而当第二避让间距过大时，存储在轴承2处的润滑油过多，回油能力变差，同时仍然会转轴组件的悬臂增加，导致转轴组件的临界转速降低，影响压缩机的工作效率。 [0081] 其中，第一密封结构55、第二密封结构101、第三密封结构102和第四密封结构8均为梳齿密封结构，既能够保证转轴1与对应的静止结构(如液冷结构5)之间的密封可靠，还能够避免转轴1与对应的静止结构(如液冷结构5)之间产生干涉，保证转轴组件的工作可靠性。 [0082] 为了进一步的提高对转轴1的冷却效果，如图9所示，所述定位轴肩7上形成有凹槽结构71，所述凹槽结构71的开口朝向所述液冷结构，且所述冷却介质能够通过所述开口进入和流出所述凹槽结构71。由于凹槽结构71的开口朝向液冷结构，使得液冷结构送入的冷却介质能够通过开口流入凹槽结构71内，此时冷却介质能够增加与定位轴肩7的接触面积，从而增加对定位轴肩7的热量散失的效果，同时冷却效果好的定位轴肩7则能够进一步的吸收转轴1的热量，提高了对转轴1的冷却效果，进一步地降低隔热结构所对应的转轴1的温度，进而降低到达轴承2处的热量，保证轴承2的工作可靠性。 [0083] 为了方便冷却介质在定位轴肩7内进行流动，所述凹槽结构71具有远离所述转轴的外侧壁72，所述外侧壁72与所述凹槽结构71的底壁73之间形成夹角α，且所述夹角α为钝角。液冷结构送入的冷却介质从液冷出口流动到转轴与液冷结构之间的间隙处，然后会继续向轴向方向进行流动，由于液冷结构5和轴承2之间存在第一密封结构55，因此大部分的冷却介质均会向定位轴肩7处移动，并继续通过开口并贴合在凹槽结构71的内侧壁上向凹槽结构71的底部流动，当到达凹槽结构71的底部时与凹槽结构71的底壁73撞击而转向，此时由于外侧壁72和底壁73之间形成钝角夹角α，冷却介质则会沿着外侧壁72进行流动而顺利的从开口流出凹槽结构71，保证冷却介质的可靠流动，避免冷却介质在凹槽结构71内堆积而影响冷却介质的冷却效果的问题，保证了冷却介质的循环可靠以及对定位轴肩7的冷却可靠。为了实现冷却介质的流动效果，夹角α的角度范围为取值135°至160°，过大的夹角α会影响定位轴肩7的结构强度，而过小的夹角α则无法保证冷却介质的流动效果，图9中的箭头方向为冷却介质在凹槽结构71内的流动路径。 [0084] 所述凹槽结构71具有靠近所述转轴的内侧壁74，当所述隔热结构的端部与所述定位轴肩7间隙配合时，此时液冷结构流入的冷却介质会先沿着隔热结构进行流动，为了避免凹槽结构71对向凹槽结构71内部流动的冷却介质产生阻挡，所述内侧壁74所对应的直径D4小于或等于所述隔热结构的外径D5，也即在冷却介质流动方向上，内侧壁74的高度低于隔热结构的高度，使得冷却介质能够顺利的流入凹槽结构71，进而保证冷却介质的可靠流动，避免冷却介质在凹槽结构71内堆积而影响冷却介质的冷却效果的问题，保证了冷却介质的循环可靠以及对定位轴肩7的冷却可靠。其中，直径D4是指内侧壁74所在的环形对应转轴1的中心轴线的拟合直径。 [0085] 转轴组件还包括止推盘和推力轴承，为避免推力轴承受前端高温气流的影响，止推盘两侧的轴承(主推力轴承和后推力轴承)均设置在压缩机的后端，也即设置在尽可能远离工作部件4的位置处，形成后端双推结构，提高推力轴承运行的可靠性。 [0086] 将本申请的转轴组件进行测试，在轴承上加工两组测温孔，并安装PT100测温装置，监测压缩机运行过程轴承的温度变化： [0087] 具体的，使转轴组件所在的压缩机在蒸发温度60℃至65℃、冷凝温度在120℃至130℃下运行时，如图10所示，轴承2的两组温度均在75℃以下，远低于轴承2所使用的巴氏合金许用温度115℃的要求，并且变化平稳，压缩机运行稳定可靠。 [0088] 一种压缩机，包括上述的转轴组件。其中，压缩机包括叶轮，叶轮构成了转轴组件的工作部件4，利用叶轮的转动，将压缩机吸入的气体进行压缩。 [0089] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 |
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