專利名稱：一種浮動軸承式高速電機(jī)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種浮動軸承式高速電機(jī)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)，屬制冷空調(diào)領(lǐng)域?？偝捎筛咚匐姍C(jī)、 渦輪機(jī)、壓氣機(jī)組成，渦輪機(jī)、壓氣機(jī)分置于高速電機(jī)兩端，三者同軸，電機(jī)功率達(dá)15kw/6萬r/min。 工作原理是高速電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，壓氣機(jī)輸出具有一定能量的壓縮空氣通過中冷器到渦輪機(jī)絕熱等熵膨 脹， 一部分焓降使氣體膨脹加速，輸出制冷量另一部分焓降則轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功輸出，與高速電機(jī)共同 驅(qū)動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，周而復(fù)始。渦輪機(jī)采用雙邊切線進(jìn)氣，提高了制冷效率。
該裝置具有性價比高,體積小、重量輕等特點(diǎn)，適用于采用空氣循環(huán)制冷的汽車空調(diào)等。
賴駄
目前的中小排量汽車，大都采用非獨(dú)立式空調(diào)裝置，由發(fā)動機(jī)動力輸出軸帶動；對于大排量汽車， 則大都采用獨(dú)立式空調(diào)裝置，由另外一套輔助動力裝置帶動。無論何種形式，國內(nèi)外汽車空調(diào)全都采 用蒸氣壓縮制冷技術(shù)。這種制冷方式是以消耗發(fā)動機(jī)動力為代價，同時還要滿足工質(zhì)環(huán)保性要求。
當(dāng)前，世界上很多國家都在研究如何利用汽車發(fā)動機(jī)的廢熱作為制冷裝置的能源。本發(fā)明一一種 浮動軸承式高速電機(jī)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī),是在發(fā)明專利"內(nèi)燃機(jī)廢氣能量與高速電機(jī)混合驅(qū)動的空氣 循環(huán)制冷系統(tǒng)"的基礎(chǔ)上開發(fā)的，應(yīng)用于汽車空調(diào)等。

發(fā)明內(nèi)容
一種浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM, Air Cycle Machine )，由

圖1中的壓氣 機(jī)(16)、渦輪機(jī)(13)分置于高速電機(jī)(7)兩端，三者同軸組成。高速電機(jī)(7)采用全浮動式油 潤滑軸承，電機(jī)(7)的冷卻由渦輪機(jī)(13)輸出的一部份冷氣分兩路對機(jī)體強(qiáng)制換熱，功率達(dá)15kw/6 萬r/min。其工作原理是圖2中，采用變頻器控制的高速電機(jī)(7)旋轉(zhuǎn)時，壓氣機(jī)(16)輸出具有 一定能量的壓縮空氣通過中冷器(17)到渦輪機(jī)(13)絕熱等熵膨脹， 一部分焓降使氣體膨脹加速， 輸出制冷量；另一部分焓降則在哥氏力作用下直接無損失地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功輸出，與高速電機(jī)(7)共 同驅(qū)動壓氣機(jī)(16)旋轉(zhuǎn)，從而在同樣的壓氣能量輸出下可使高速電機(jī)(7)的輸出功率顯著減小， 周而復(fù)始。渦輪機(jī)(13)采用雙邊切線進(jìn)氣,提高了制冷效率。
具體實(shí)施例方式
附圖i 一種浮動軸承式高速電機(jī)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)結(jié)構(gòu)總圖
附圖2高速電機(jī)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)原理圖
附圖3雙邊切線進(jìn)氣渦輪機(jī)圖
系統(tǒng)設(shè)計為，圖1中，高速電機(jī)(7)采用全浮動式油潤滑軸承，軸徑與固定的軸承座(4)之間有 一浮動軸承(5)，其內(nèi)間隙為0. 03-0. 05mm,外間隙為0. 04-0. 08mm,長度為電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(15)軸徑的 0.7-0.9倍。高速電機(jī)(7)旋轉(zhuǎn)過程中，浮動軸承(5)也以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，內(nèi)外表面均有油膜產(chǎn) 生，故可在不增加相鄰表面間間隙的情況下，能大大增加流過的潤滑量，降低軸承溫升；同時，也相 應(yīng)地減小了與軸徑和軸承座(4)之間的相對速度，從而減小浮動軸承(5)的摩擦損失功率。另一方面， 由于浮動軸承(5)中總的間隙較大，當(dāng)轉(zhuǎn)子動平衡有所破壞時，其旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不重合，浮 動軸承(5)可自動調(diào)整，即它本身相當(dāng)于一個彈性支承。
止推軸承(9)設(shè)計在葉輪直徑較小的渦輪機(jī)(13) —端，以改善因布置止推軸承(9)后而使懸 臂軸的懸伸量增大所引起的剛性變差和高速旋轉(zhuǎn)振動問題。
左右浮動軸承(5)潤滑油的密封，采取在浮動軸承(5)的兩側(cè)各分別安置兩道活塞環(huán)(3)和 兩道活塞環(huán)(6)的密封方式。浮動軸承(5)的外側(cè)為整體式密封套(2),其上安置有兩道活塞環(huán)(3)， 中間腔為一卸壓排油口；內(nèi)側(cè)安置有兩道緊靠的活塞環(huán)(6)，可靠地保證了密封效果。
總成的軸承潤滑的供油壓力為0. 3-0. 5MPa，潤滑油流量為0. 4-0. 6L/邁in，進(jìn)口油溫低于45°C。 高速電機(jī)(7)的冷卻由渦輪機(jī)(13)輸出的深冷氣體((TC以下)的一部份分兩路對機(jī)體強(qiáng)制換熱 一路通入機(jī)體內(nèi)，換熱后由機(jī)殼(8)上的小孔排出；另一路經(jīng)軸流風(fēng)機(jī)(14)對機(jī)殼(8)上的導(dǎo)熱 翅片強(qiáng)制風(fēng)冷。
圖3中，渦輪機(jī)(13)采用雙邊切線進(jìn)氣，蝸殼(11)進(jìn)氣口底邊相對于渦輪(12)輪緣的高度為 5-10mm，壓縮空氣從兩側(cè)進(jìn)入禍輪機(jī)(13), —部分沿渦輪(12)切線方向通過噴嘴(10)直接切向 沖擊渦輪(12)，顯著提高了渦輪(12)轉(zhuǎn)速及效率。
總成的渦輪(12)進(jìn)口直徑為70-100mm;壓氣機(jī)(16)葉輪(1)出口直徑為8(M20mm,根據(jù)制冷 系統(tǒng)總體熱力計算具體確定。
高速電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(15)的軸徑不小于25mm。
權(quán)利要求
1、一種浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM，Air Cycle Machine)，由圖1中的壓氣機(jī)(16)、渦輪機(jī)(13)分置于高速電機(jī)(7)兩端，三者同軸組成。高速電機(jī)(7)采用全浮動式油潤滑軸承，電機(jī)(7)的冷卻由渦輪機(jī)(13)輸出的一部份冷氣分兩路對機(jī)體強(qiáng)制換熱，功率達(dá)15kw/6萬r/min。其工作原理是圖2中，采用變頻器控制的高速電機(jī)(7)旋轉(zhuǎn)時，壓氣機(jī)(16)輸出具有一定能量的壓縮空氣通過中冷器(17)到渦輪機(jī)(13)絕熱等熵膨脹，一部分焓降使氣體膨脹加速，輸出制冷量；另一部分焓降則在哥氏力作用下直接無損失地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功輸出，與高速電機(jī)(7)共同驅(qū)動壓氣機(jī)(16)旋轉(zhuǎn)，從而在同樣的壓氣能量輸出下可使高速電機(jī)(7)的輸出功率顯著減小，周而復(fù)始。渦輪機(jī)(13)采用雙邊切線進(jìn)氣，提高了制冷效率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM)，其特征在于，圖l 中，高速電機(jī)(7)采用全浮動式油潤滑軸承，軸徑與固定的軸承座(4)之間有一浮動軸承(5)，其內(nèi) 間隙為0. 03-0. 05咖，外間隙為0. 04-0. 08咖，長度為電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(15)軸徑的0. 7-0. 9倍。高速電機(jī)(7)旋轉(zhuǎn)過程中，浮動軸承(5)也以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，內(nèi)外表面均有油膜產(chǎn)生，故可在不增加相鄰 表面間間隙的情況下，能大大增加流過的潤滑量，降低軸承溫升；同時，也相應(yīng)地減小了與軸徑和軸 承座(4)之間的相對速度，從而減小浮動軸承(5)的摩擦損失功率。另一方面，由于浮動軸承(5) 中總的間隙較大，當(dāng)轉(zhuǎn)子動平衡有所破壞時，其旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不重合，浮動軸承(5)可自動 調(diào)整，即它本身相當(dāng)于一個彈性支承。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM)，其特征在于，止推 軸承(9)設(shè)計在葉輪直徑較小的渦輪機(jī)(13) —端，以改善因布置止推軸承(9)后而使懸臂軸的懸 伸量增大所引起的剛性變差和高速旋轉(zhuǎn)振動問題。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM),其特征在于，左右 浮動軸承(5)潤滑油的密封，采取在浮動軸承(5)的兩側(cè)各分別安置兩道活塞環(huán)(3)和兩道活塞 環(huán)(6)的密封方式。浮動軸承(5)的外側(cè)為整體式密封套(2)，其上安置有兩道活塞環(huán)(3)，中間 腔為一卸壓排油口；內(nèi)側(cè)安置有兩道緊靠的活塞環(huán)(6),可靠地保證了密封效果。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM)，其特征在于，軸承 潤滑的供油壓力為0,3-0.5MPa，潤滑油流量為0. 4-0. 6L/邁in，進(jìn)口油溫低于45'C。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM),其特征在于，高速 電機(jī)(7)的冷卻由渦輪機(jī)(13)輸出的深冷氣體(0'C以下)的一部份分兩路對機(jī)體強(qiáng)制換熱:一路通 入機(jī)體內(nèi)，換熱后由機(jī)殼(8)上的小孔排出；另一路經(jīng)軸流風(fēng)機(jī)(14)對機(jī)殼(8)上的導(dǎo)熱翅片強(qiáng) 制風(fēng)冷。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM)，其特征在于，圖3 中，渦輪機(jī)(13)采用雙邊切線進(jìn)氣，蝸殼(11)進(jìn)氣口底邊相對于渦輪(12)輪緣的高度為5-10mm,壓縮空氣從兩側(cè)進(jìn)入渦輪機(jī)(13), —部分沿渦輪(12)切線方向通過噴嘴(10)直接切向沖擊渦輪 (12),顯著提高了渦輪(12)轉(zhuǎn)速及效率。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM),其特征在于，渦輪 (12)進(jìn)口直徑為7(hl00mm;壓氣機(jī)(16)葉輪(1)出口直徑為80-120mm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動軸承式高速電機(jī)(7)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)(ACM)，其特征在于，高速 電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(15)的軸徑不小于25mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種浮動軸承式高速電機(jī)(4)驅(qū)動的空氣循環(huán)機(jī)，屬制冷空調(diào)領(lǐng)域?？偝捎蓧簹鈾C(jī)(1)、渦輪機(jī)(2)分置于高速電機(jī)兩端，三者同軸組成。高速電機(jī)采用全浮動式油潤滑軸承(3)，電機(jī)冷卻由渦輪機(jī)提供一部份冷氣分兩路對機(jī)體強(qiáng)制換熱，功率達(dá)15kw/6萬r/min。工作原理是高速電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，壓氣機(jī)輸出具有一定能量的壓縮空氣通過中冷器到渦輪機(jī)絕熱等熵膨脹，一部分焓降使氣體膨脹加速，輸出制冷量；另一部分焓降則轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功輸出，與高速電機(jī)共同驅(qū)動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，周而復(fù)始。渦輪機(jī)采用雙邊切線進(jìn)氣，提高了制冷效率。該發(fā)明具有體積小、重量輕、性價比高等特點(diǎn)，適用于汽車空調(diào)等。
文檔編號F25B9/00GK101196349SQ20061009525
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者伍懷秋, 君 何, 何應(yīng)明 申請人:何 君;伍懷秋;何應(yīng)明