箔轴承润滑的制作方法

箔轴承润滑
1.对相关申请的交叉引用本技术要求在2020年6月24日提交的序号为62/705，372的美国临时申请的权益，所述美国临时申请的内容特此以其整体并入。


背景技术：

2.蒸汽压缩系统(例如，冷冻机)一般包括冷凝器、膨胀阀、蒸发器以及至少一个压缩机。制冷剂循环通过蒸汽压缩系统，以便向介质(例如，空气)提供冷却。制冷剂在高压和高焓下通过(一个或多个)排放端口退出(一个或多个)压缩机。制冷剂然后在高压下流过冷凝器，并且将热排出到外部流体介质。制冷剂然后流过膨胀阀，膨胀阀使制冷剂膨胀至低压。在膨胀之后，制冷剂流过蒸发器，并且从另一介质(例如，空气)吸收热。制冷剂然后通过(一个或多个)抽吸端口再进入(一个或多个)压缩机，从而完成循环。
3.压缩机一般包括容纳于压缩机壳体内的马达转子和马达定子。转子固定到旋转轴并且与旋转轴一起旋转，并且，定子固定于压缩机壳体内部。取决于压缩机的类型，磁轴承或箔轴承可以用于在压缩机正操作时支承旋转轴。磁轴承使用电磁体来使旋转轴飘浮。箔轴承使用经增压的气体来支承旋转轴。箔轴承具有优于磁轴承的各种优点。例如，箔轴承能够不需要外部电源或繁杂的控制系统就操作，这转而使得箔轴承相对于磁轴承而更便宜并且不那么复杂。
4.在并入于加热、通风及空气调节(hvac)系统中时，箔轴承所使用的经增压的气体可以是来自hvac系统的工作流体(例如，制冷剂)。例如，在hvac系统正操作时，主要处于蒸汽的状态的制冷剂可以从hvac系统传递到箔轴承。然而，由于箔轴承设计和组装中所固有的小的空隙和公差的原因，如果任何制冷剂在传递到箔轴承时保持处于液体状态，则箔轴承可能变得被损坏。
5.因此，依然需要防止或至少缓解任何比例的工作流体在进入箔轴承时依然处于液体状态的方式。


技术实现要素：

6.根据一个实施例，提供了一种压缩机组件，该压缩机组件包括马达、箔轴承、压缩机构、供应管路以及加热设备。马达用于驱动旋转轴。箔轴承用于支承旋转轴。压缩机构用于增大工作流体的压力。压缩机构连接到旋转轴。供应管路与压缩机构处于流体连通。供应管路构造成用于在压缩机正操作时朝向箔轴承喷射工作流体。加热设备与供应管路处于流体连通。加热设备构造成在工作流体朝向箔轴承喷射之前对工作流体进行加热。
7.根据额外或备选的实施例，供应管路构造于压缩机构的下游。
8.根据额外或备选的实施例，压缩机组件进一步包括在加热设备的上游设置于供应管路中的至少一个传感器，所述至少一个传感器构造成监测工作流体的温度。
9.根据额外或备选的实施例，加热设备构造成将工作流体加热成处于3
°
f的过热度与7
°
f的过热度之间。
10.根据额外或备选的实施例，加热设备包括下者中的至少一个：外部加热器、马达、冷凝器以及排放气体管道。
11.根据额外或备选的实施例，工作流体包括制冷剂。
12.根据本公开的另一方面，提供了一种蒸汽压缩系统，该蒸汽压缩系统包括冷凝器和压缩机组件。冷凝器用于将热从工作流体传递到外部流体介质。压缩机组件与冷凝器处于流体连通。压缩机组件包括马达、箔轴承、压缩机构、供应管路以及加热设备。马达用于驱动旋转轴。箔轴承用于支承旋转轴。压缩机构用于增大工作流体的压力。压缩机构连接到旋转轴。供应管路与压缩机构处于流体连通。供应管路构造成用于在压缩机正操作时朝向箔轴承喷射工作流体。加热设备与供应管路处于流体连通。加热设备构造成在工作流体朝向箔轴承喷射之前对工作流体进行加热。
13.根据额外或备选的实施例，蒸汽压缩系统进一步包括在加热设备的上游设置于供应管路中的至少一个传感器，所述至少一个传感器构造成监测工作流体的温度。
14.根据额外或备选的实施例，工作流体仅在工作流体具有小于3
°
f的过热度时被加热。
15.权利要求7的蒸汽压缩系统，其中，供应管路构造于压缩机构的下游。
16.权利要求7的蒸汽压缩系统，其中，加热设备构造成将工作流体加热成处于3
°
f的过热度与7
°
f的过热度之间。
17.根据额外或备选的实施例，加热设备包括下者中的至少一个：外部加热器、马达、冷凝器以及排放气体管道。
18.根据额外或备选的实施例，外部流体介质包括下者中的至少一个：空气源和水源。
19.根据额外或备选的实施例，工作流体包括制冷剂。
20.根据本公开的另一方面，提供了一种操作包括压缩机和冷凝器的蒸汽压缩系统的方法。该压缩机包括用于支承旋转轴的箔轴承和用于增大工作流体的压力的压缩机构。该方法包括用于在压缩机构的下游监测工作流体的温度的步骤。该方法包括用于将来自压缩机构的工作流体的至少部分朝向箔轴承喷射的步骤，其中，在工作流体具有小于3
°
f的过热度时，工作流体在朝向箔喷射之前被加热。
21.根据额外或备选的实施例，该方法进一步提供从压缩机构大致持续地喷射工作流体。
22.根据额外或备选的实施例，该方法进一步提供将工作流体加热成处于3
°
f的过热度与7
°
f的过热度之间。
23.根据额外或备选的实施例，该方法进一步提供利用下者中的至少一个来对工作流体进行加热：外部加热器、马达、冷凝器以及排放气体管道。
24.根据额外或备选的实施例，工作流体在被加热之前具有1%与5%之间的液体。
25.根据额外或备选的实施例，工作流体包括制冷剂。
附图说明
26.被视为本公开的主题在说明书的结尾的权利要求中被特别地指出并且清楚地要求保护。下文的对附图的描述不应当以任何方式被认为是限制性的。参考附图，同样的元件同样地编号：
图1是根据本公开的一个方面的描绘工作流体朝向箔轴承的喷射的压缩机的横截面侧视图。
27.图2是根据本公开的一个方面的包括压缩机和冷凝器的蒸汽压缩系统的示意性图示，其中，供应管路将工作流体从压缩机构(例如，叶轮)朝向箔轴承指引，其中，工作流体使用外部加热器来加热。
28.图3是根据本公开的一个方面的包括压缩机和冷凝器的蒸汽压缩系统的示意性图示，其中，供应管路将工作流体从压缩机构(例如，叶轮)朝向箔轴承指引，其中，工作流体使用马达来加热。
29.图4是根据本公开的一个方面的包括压缩机和冷凝器的蒸汽压缩系统的示意性图示，其中，供应管路将工作流体从压缩机构(例如，叶轮)朝向箔轴承指引，其中，工作流体使用冷凝器来加热。
30.图5是根据本公开的一个方面的包括压缩机、冷凝器以及节约装置的蒸汽压缩系统的示意性图示，其中，供应管路将工作流体从压缩机构(例如，叶轮)朝向箔轴承指引，其中，工作流体使用排放气体管道来加热。
31.图6是根据本公开的一个方面的图示操作包括压缩机和冷凝器的蒸汽压缩系统的方法的流程图。
具体实施方式
32.如将在下文中描述的，提供了具有用于在压缩机内朝向(一个或多个)箔轴承喷射工作流体(例如，制冷剂)的供应管路的压缩机和将该压缩机并入的蒸汽压缩系统。本文中所描述的(一个或多个)箔轴承(其一般被称为径向轴承或推力轴承)可以被解释成包括能够利用气体/蒸汽来支承压缩机的旋转轴的任何(一个或多个)流体动力轴承。如下所述，被(一个或多个)箔轴承使用的气体/蒸汽可以是来自压缩机的工作流体。例如，(一个或多个)箔轴承可以通过使用正通过压缩机而增压的工作流体的部分来支承压缩机的旋转轴。在某些实例中，工作流体在朝向(一个或多个)箔轴承喷射之前被加热。工作流体的加热可能导致有可能防止或至少缓解任何比例的工作流体在进入(一个或多个)箔轴承时依然处于液体状态，这可以帮助降低(一个或多个)箔轴承变得被损坏的可能性。
33.现在参考附图，在图1中示出了图示工作流体朝向箔轴承110的喷射的压缩机100的横截面侧视图。如图1中所示出的，压缩机100包括马达130、压缩机构121、供应管路150以及至少一个箔轴承110。应当意识到，在某些实例中，压缩机构121可以是叶轮。如图1中所示出的，在某些实例中，压缩机100可以是两级压缩机(例如，包括第一压缩机构121和第二压缩机构122两者)。马达130用于驱动旋转轴140。箔轴承110用于支承旋转轴140。压缩机构121用于增大工作流体的压力。压缩机构121连接到旋转轴140。供应管路150与压缩机构121处于流体连通。供应管路150用于朝向(一个或多个)箔轴承110喷射工作流体(例如，通过一个或多个喷嘴180)。为了避免任何比例的工作流体依然处于液体状态，如稍后在本文中所描述的，工作流体可以在朝向(一个或多个)箔轴承110喷射之前被加热。
34.如图2
‑
5中所示出的，压缩机100可以是蒸汽压缩系统800的一个构件。蒸汽压缩系统800可以包括压缩机100、冷凝器200、膨胀阀400以及蒸发器300。在一些实施例中，压缩机100是离心压缩机、轴向压缩机、涡旋压缩机或螺杆式压缩机。蒸汽压缩系统800可以构造成
使工作流体(例如，制冷剂，诸如r
‑
134a)循环通过蒸汽压缩系统800，以向介质(例如，空气、水等等)提供冷却。将意识到，可以使用其它类型的制冷剂。如图2
‑
5中所示出的，正朝向压缩机100的(一个或多个)箔轴承110喷射的工作流体可以从压缩机构121的下游提供。从压缩机构121的下游可以被解释成意味着供应管路150可以构造于压缩机构121的下游，以便在工作流体退出压缩机构121(例如，压缩机构121的压缩区域的外部)之后抽出工作流体。工作流体可以在退出压缩机构121时处于基本上蒸汽的状态。基本上蒸汽的状态能够被解释成意味着与液体状态相比而更多的工作流体处于蒸汽状态。然而、1%至5%的工作流体可以处于液体状态(其中，剩余的量的工作流体处于蒸汽状态)。如上文中所提到的，如果在进入(一个或多个)箔轴承110时，任何比例的工作流体依然处于液体状态，则(一个或多个)箔轴承110可能被损坏。因此，可以为有利的是，确保工作流体的温度高于其沸点(例如，高于沸点至少3
°
f)。
35.为了确保工作流体的温度高于其沸点(例如，以至少3
°
f)，在某些实例中，工作流体必须被加热(例如，使用加热设备)。该加热设备可以包括下者中的至少一个：外部加热器500(如在图2中示出)、马达130(如在图3中示出)、冷凝器200(如在图4中示出)以及排放气体管道(如在图5中示出)。应当意识到，在某些实例中，可以使用对工作流体进行加热的多于一个方法。无论工作流体如何被加热，在某些实例中，工作流体都被加热成处于3
°
f的过热度与7
°
f的过热度之间。
36.图2是包括压缩机100、冷凝器200、膨胀阀400以及蒸发器300的蒸汽压缩系统800的示意性图示，其中，供应管路150将工作流体从压缩机构121朝向(一个或多个)箔轴承110指引，其中，工作流体使用外部加热器500来加热。所示出的压缩机100是两级压缩机(例如，包括第一压缩机构121和第二压缩机构122两者)。应当意识到，在某些实例中，供应管路150可以与第一压缩机构121和第二压缩机构122中的任一个或两者处于流体连通。如所示出的，工作流体从蒸发器300传递到压缩机100，其中，工作流体进入第一压缩机构121。来自第一压缩机构121的工作流体的部分可以朝向(一个或多个)箔轴承110传递(经由供应管路150)，其中，剩余的量传递到第二压缩机构122。为了调节工作流体朝向(一个或多个)箔轴承的流动，供应管路150可以包括阀170。该阀170可以位于外部加热器500的下游。在某些实例中，外部加热器500是电加热器(例如，消耗作为能源的电力)或基于燃烧的加热器(例如，消耗作为能源的天然气)。一旦被外部加热器500加热，工作流体就朝向(一个或多个)箔轴承110喷射。一旦被(一个或多个)箔轴承110使用，工作流体就可以通过马达130中的泄放部131退出马达130。该工作流体可以与来自蒸发器300的工作流体一起进入第一压缩机构121。
37.图3是包括压缩机100、冷凝器200、膨胀阀400以及蒸发器300的蒸汽压缩系统800的示意性图示，其中，供应管路150将工作流体从压缩机构121朝向(一个或多个)箔轴承110指引，其中，工作流体使用压缩机100的马达130来加热。所示出的压缩机100是两级压缩机(例如，包括第一压缩机构121和第二压缩机构122两者)。应当意识到，在某些实例中，供应管路150可以与第一压缩机构121和第二压缩机构122中的任一个或两者处于流体连通。如所示出的，工作流体从蒸发器300传递到压缩机100，其中，工作流体进入第一压缩机构121。来自第一压缩机构121的工作流体的部分可以朝向(一个或多个)箔轴承110传递(经由供应管路150)，其中，剩余的量传递到第二压缩机构122。为了调节工作流体朝向(一个或多个)
箔轴承的流动，供应管路150可以包括阀170。该阀170可以位于马达130的下游。在某些实例中，供应管路150构造成使工作流体足够靠近马达130(或位于马达130内)以致于工作流体能够从马达130传递热而流动。在各种实例中，马达130可以生成足够的热，以致于工作流体可以被加热到超出其沸点至少3
°
f。一旦被马达130加热，工作流体就朝向(一个或多个)箔轴承110喷射。一旦被(一个或多个)箔轴承110使用，工作流体就可以通过马达130中的泄放部131退出马达130。该工作流体可以与来自蒸发器300的工作流体一起进入第一压缩机构121。
38.图4是包括压缩机100、冷凝器200、膨胀阀400以及蒸发器300的蒸汽压缩系统800的示意性图示，其中，供应管路150将工作流体从压缩机构121朝向(一个或多个)箔轴承110指引，其中，工作流体使用冷凝器200来加热。所示出的压缩机100是两级压缩机(例如，包括第一压缩机构121和第二压缩机构122两者)。应当意识到，在某些实例中，供应管路150可以与第一压缩机构121和第二压缩机构122中的任一个或两者处于流体连通。如所示出的，工作流体从蒸发器300传递到压缩机100，其中，工作流体进入第一压缩机构121。来自第一压缩机构121的工作流体的部分可以朝向(一个或多个)箔轴承110传递(经由供应管路150)，其中，剩余的量传递到第二压缩机构122。为了调节工作流体朝向(一个或多个)箔轴承110的流动，供应管路150可以包括阀170。该阀170可以位于冷凝器200的下游。在某些实例中，供应管路150构造成使工作流体足够靠近冷凝器200(或位于冷凝器200内)以致于工作流体能够从冷凝器200传递热而流动。在各种实例中，冷凝器200可以生成足够的热，以致于工作流体可以被加热到超出其沸点至少3
°
f。一旦被冷凝器200加热，工作流体就朝向(一个或多个)箔轴承110喷射。一旦被(一个或多个)箔轴承110使用，工作流体就可以通过马达130中的泄放部131退出马达130。该工作流体可以与来自蒸发器300的工作流体一起进入第一压缩机构121。
39.图5是包括压缩机100、冷凝器200、蒸发器300以及位于节约装置700(例如，节约装置700可以是闪速节约装置700或过冷节约装置700)的任一侧上的膨胀阀400的蒸汽压缩系统800的示意性图示，其中，供应管路150将工作流体从压缩机构121朝向(一个或多个)箔轴承110指引，其中，工作流体使用排放气体管道(例如，来自第二压缩机构122)来加热。所示出的压缩机100是两级压缩机(例如，包括第一压缩机构121和第二压缩机构122两者)。应当意识到，在某些实例中，供应管路150可以与第一压缩机构121和第二压缩机构122中的任一个或两者处于流体连通。如所示出的，工作流体从蒸发器300传递到压缩机100，其中，工作流体进入第一压缩机构121。来自第一压缩机构121的工作流体的部分可以朝向(一个或多个)箔轴承110传递(经由供应管路150)，其中，剩余的量传递到第二压缩机构122。为了调节工作流体朝向(一个或多个)箔轴承110的流动，供应管路150可以包括阀170。该阀170可以位于其中工作流体被排放气体管道(例如，来自第二压缩机构122)加热的位置的下游。在某些实例中，供应管路150构造成使工作流体足够靠近第二压缩机构122的排放导管(或位于该排放导管内)以便工作流体能够从排放气体管道传递热而流动。在各种实例中，排放气体管道可以生成足够的热，以致于工作流体可以被加热到超出其沸点至少3
°
f。一旦被排放气体管道加热，工作流体就朝向(一个或多个)箔轴承110喷射。一旦被(一个或多个)箔轴承110使用，工作流体就可以通过马达130中的泄放部131退出马达130。该工作流体可以与来自蒸发器300的工作流体一起进入第一压缩机构121。
40.无论被如何加热，工作流体都可以在压缩机100正操作时通过供应管路150而朝向(一个或多个)箔轴承110大致持续地喷射。在某些实例中，压缩机100是用于将工作流体朝向(一个或多个)箔轴承110喷射的驱动力。意味着，在压缩机100正操作时，压缩机100通过生成正压而将工作流体朝向(一个或多个)箔轴承110推动。在某些实例中(例如，在压缩机100是用于将工作流体朝向(一个或多个)箔轴承110喷射的驱动力时)，在压缩机100关闭时，工作流体的喷射停止。这可能是因为，在压缩机100关闭时，不生成将工作流体朝向(一个或多个)箔轴承110推动的正压。在压缩机100并非正生成正压时，压缩机100可以被视为关闭。在压缩机100正生成正压时，压缩机100可以被视为正操作。
41.预想的是，在某些实例中，可能没必要将工作流体在朝向(一个或多个)箔轴承110喷射之前加热。例如，如果工作流体的温度已经超出其沸点至少3
°
f，则可能没必要对工作流体进行加热。因此，蒸汽压缩系统800可以包括用以在工作流体被加热之前监测工作流体的温度的至少一个传感器600(例如，包括位于外部加热器500、马达130、冷凝器200和/或来自第二压缩机构122的排放气体管道的上游的传感器600)。该传感器600可以包括能够测量工作流体的温度的任何技术。在某些实例中，传感器600是放置于供应管路150中的温度探针。该传感器600可以确定工作流体的温度是否已经超出其沸点至少3
°
f。如果工作流体的温度已经超出其沸点至少3
°
f，则可以避免加热(例如，外部加热器500可以被切断或工作流体可以被供应管路150导引以避开加热源(例如，外部加热器500、马达130、冷凝器200和/或来自第二压缩机构122的排放气体管道)。
42.在图6中图示了操作蒸汽压缩系统800的示例性方法900。方法900可以例如使用图2
‑
5中所示出的示例性蒸汽压缩系统800来实行，这可以包括图1中所示出的示例性压缩机100。如图1中所示出的，压缩机100可以包括用于支承旋转轴140的箔轴承110和用于增大工作流体的压力的压缩机构121。方法900提供用于在压缩机构121的下游监测工作流体的温度的步骤910。如果工作流体具有小于3
°
f的过热度，则方法900提供为将工作流体在朝向箔轴承110喷射之前加热。如果工作流体具有大于3
°
f的过热度，则方法900提供不将工作流体在朝向箔轴承110喷射之前加热的步骤920。如上所述，工作流体可以被下者中的至少一个加热：外部加热器500、马达130、冷凝器200以及排放气体管道(例如，来自第二压缩机构122)。在某些实例中，工作流体被加热到处于3
°
f的过热度与7
°
f的过热度之间。工作流体的该加热可以确保所有工作流体都在喷射于箔轴承110中之前处于蒸汽状态，这可以有助于防止(一个或多个)箔轴承110变得被损坏。
43.除非在本文中另外指示或明显地被情境驳斥，否则在描述本发明的情境下使用术语“一”和“一个”和“该”以及类似参考将被解释成涵盖单数形式和复数形式两者。除非另外要求保护，否则本文中所提供的任何示例和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”、“例如”、“比如”等等)的使用仅仅旨在更好地阐明本发明并且未对本发明的范围造成限制。说明书中的语言不应当被解释为指示如对本发明的实践必不可少的任何未要求保护的元件。
44.虽然已参考(一个或多个)示例性实施例而描述本公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以作出各种改变，并且，等同体可替代其元件。另外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以作出许多修改，以使特定情形或材料适于本公开的教导。因此，旨在本公开不限于作为对于实施本公开而构思的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施例。